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Universidade de São Paulo

Escola de Engenharia de Lorena

Programa de Pós-Graduação em

Biotecnologia Industrial

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Engenharia Bioquímica I

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“Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto – Parte 3:

Fator de rendimento e estequiometria da formação de produto”

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Prof. Júlio César dos Santos

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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  • Fator de rendimento em biomassa

Y x/s = c · (MM célula) / MM substrato

    • Corresponde a uma relação linear entre a biomassa formada e o substrato consumido
    • Quando Y x/s é constante, podemos utilizar a equação acima para determinar “c”
    • MM célula é a biomassa + cinzas
    • Só é aplicável caso o substrato não esteja sendo usado para outros fins

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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  • Estequiometria para a formação de produtos

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CwHxOyNz + a O2 + b HgOhNi 🡪 c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O + f CjHkOlNm

  • Não serve se a formação de produto não estiver ligada com o crescimento celular. Neste caso, devemos utilizar equações independentes.
  • Como mais uma variável é introduzida, é necessário ter mais uma relação estequiométrica :

Y p/s = f · (MM produto) / (MM substrato)

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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  • Demanda teórica de O2

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    • Coeficiente “a” pode ser calculado se souber S (“γS”), P (“γP”), Y x/s (“c”), Y p/s (“f”)

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    • Pode ser derivado do balanço de elétrons

w· γS - 4·a = c· γB + f·j· γP (A)

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    • Esta equação também pode ser escrita:

a=(w· γS -c· γB -f·j· γP)/4

CwHxOyNz + a O2 + b HgOhNi 🡪 c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O + f CjHkOlNm

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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CwHxOyNz + a O2 + b HgOhNi 🡪 c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O + f CjHkOlNm

w· γS - 4·a = c· γB + f·j· γP (A)

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    • Fator de Rendimento Máximo
      • De (A), vem a fração dos elétrons disponíveis no substrato:

1 = (4·a)/(w· γS ) + (c· γB )/(w· γS ) + (f·j· γP)/(w· γS )

    • Sendo :
    • (4·a)/(w· γS ): fração de e- transferida de S para o Oxigênio
    • (c· γB )/(w· γS ): fração transferida para biomassa (ζ)
    • (f·j· γP)/(w· γS ): fração transferida para produto

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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1 = (4·a)/(w· γS ) + (c· γB )/(w· γS ) + (f·j· γP)/(w· γS )

    • Na ausência de formação de produto, o valor máximo para c é :

cmáx = (w· γS ) / γB

    • Rendimento máximo de biomassa :

Yx/smáx = cmáx · (MM células) / (MM substrato)

    • Da mesma forma, o valor máximo para f na ausência de síntese de biomassa:

fmáx = (w· γS ) / (j· γP )