Análise da influência de diferentes impelidores na transferência de oxigênio em biorreatores agitados e efeitos no cultivo de Bradyrizhobium japonicum
Inoculants are atmospheric nitrogen-fixing microorganisms when they are symbiotically associated with leguminous plants. Nitrogen is a fundamental macronutrient for plant development, which is why its consumption by rural producers is increasing every year. The inoculant for soy is the most commerci...
| Autor principal: | Campos, George Betim de |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26019 |
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riut-1-260192021-09-17T06:05:46Z Análise da influência de diferentes impelidores na transferência de oxigênio em biorreatores agitados e efeitos no cultivo de Bradyrizhobium japonicum Analysis of the influence of different impellers on oxygen transfer in agitated bioreactors and effects on the cultivation of Bradyrizhobium japonicum Campos, George Betim de Sydney, Eduardo Bittencourt Sydney, Eduardo Bittencourt Rodrigues, Sabrina Ávila Martins, Luciane Müller Rizóbio Micro-organismos Oxigênio - Transferência Nitrogênio - Fixação Soja - Biotecnologia Rhizobium Microorganisms Oxygen - Transfer Nitrogen - Fixation Soybean - Biotechnology CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS Inoculants are atmospheric nitrogen-fixing microorganisms when they are symbiotically associated with leguminous plants. Nitrogen is a fundamental macronutrient for plant development, which is why its consumption by rural producers is increasing every year. The inoculant for soy is the most commercialized, since soy is an exotic crop in Brazil and the Brazilian soil lacks specific nitrogen-fixing microorganisms. The increase in inoculant consumption creates the need to increase and optimize its production, which is carried out industrially in bioreactors with mechanical agitation. One of the nitrogen-fixing microorganisms used as an inoculant for soybeans is Bradyrhizobium japonicum, an aerobic bacterium. Industrially, to increase the efficiency in the production of inoculants, changes are traditionally made in the culture medium, pH, temperature, aeration and agitation, but little attention has been given to the design of the bioreactor. The objective of this work is to analyze the influence of different impeller models and their combinations on oxygen transfer in a benchtop bioreactor. The best combination found (Rushton-type agitator at the bottom of the agitation axis and elephant ear 36 mm away) was used to optimize the aeration and agitation parameters in a benchtop bioreactor (2.5L) using a central composite rotational design. The ideal condition was then used in the biomass production of Bradyrhizobium japonicum. An improvement of 5.6% in generation time and 12.5% in microbial growth speed was observed when using the set of paddles that optimize the transfer of oxygen in the bioreactor, which result in an improvement in the production process by reducing time of production. Os inoculantes são microrganismos fixadores de nitrogênio atmosférico quando estão associados simbioticamente a plantas leguminosas. O nitrogênio é um macro nutriente fundamental para o desenvolvimento da planta, devido a isso o seu consumo nas propriedades rurais vem aumentando a cada ano. O inoculante para soja é o mais comercializado, pois a soja é uma cultura exótica no Brasil e o solo brasileiro carece de microrganismos fixadores de nitrogênio específicos. O aumento do consumo de inoculante gera necessidade de se aumentar e otimizar a produção do mesmo, que é realizada industrialmente em biorreatores com agitação mecânica. Um dos microrganismos fixadores de nitrogênio utilizados como inoculante para soja é o Bradyrhizobium japonicum, uma bactéria aeróbia. Industrialmente, para se aumentar a eficiência na produção de inoculantes tradicionalmente são feitas alterações no meio de cultivo, pH, temperatura, aeração e agitação, mas pouca atenção tem sido dada ao projeto do biorreator. O objetivo deste trabalho é analisar a influência de diferentes modelos de impelidores e suas combinações na transferência de oxigênio em um biorreator de bancada. A melhor combinação encontrada (agitador tipo Rushton na parte inferior do eixo de agitação e orelha de elefante a 36 mm de distância) foi utilizada para realizar uma otimização dos parâmetros aeração e agitação em biorreator de bancada (2.5L) utilizando delineamento composto central rotacional. A condição ideal foi então utilizada na produção de biomassa de Bradyrhizobium japonicum. Foi observada uma melhora de 5,6% no tempo de geração e 12,5% na velocidade de crescimento microbiano ao se utilizar o conjunto de pás que otimiza a transferência de oxigênio no biorreator, que resultam em uma melhoria no processo produtivo reduzindo o tempo de produção. 2021-09-16T23:27:31Z 2021-09-16T23:27:31Z 2021-08-18 bachelorThesis CAMPOS, George Betim de. Análise da influência de diferentes impelidores na transferência de oxigênio em biorreatores agitados e efeitos no cultivo de Bradyrizhobium japonicum. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26019 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Departamento Acadêmico de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Rizóbio Micro-organismos Oxigênio - Transferência Nitrogênio - Fixação Soja - Biotecnologia Rhizobium Microorganisms Oxygen - Transfer Nitrogen - Fixation Soybean - Biotechnology CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS Campos, George Betim de Análise da influência de diferentes impelidores na transferência de oxigênio em biorreatores agitados e efeitos no cultivo de Bradyrizhobium japonicum |
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Inoculants are atmospheric nitrogen-fixing microorganisms when they are symbiotically associated with leguminous plants. Nitrogen is a fundamental macronutrient for plant development, which is why its consumption by rural producers is increasing every year. The inoculant for soy is the most commercialized, since soy is an exotic crop in Brazil and the Brazilian soil lacks specific nitrogen-fixing microorganisms. The increase in inoculant consumption creates the need to increase and optimize its production, which is carried out industrially in bioreactors with mechanical agitation. One of the nitrogen-fixing microorganisms used as an inoculant for soybeans is Bradyrhizobium japonicum, an aerobic bacterium. Industrially, to increase the efficiency in the production of inoculants, changes are traditionally made in the culture medium, pH, temperature, aeration and agitation, but little attention has been given to the design of the bioreactor. The objective of this work is to analyze the influence of different impeller models and their combinations on oxygen transfer in a benchtop bioreactor. The best combination found (Rushton-type agitator at the bottom of the agitation axis and elephant ear 36 mm away) was used to optimize the aeration and agitation parameters in a benchtop bioreactor (2.5L) using a central composite rotational design. The ideal condition was then used in the biomass production of Bradyrhizobium japonicum. An improvement of 5.6% in generation time and 12.5% in microbial growth speed was observed when using the set of paddles that optimize the transfer of oxygen in the bioreactor, which result in an improvement in the production process by reducing time of production. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2021 |
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CAMPOS, George Betim de. Análise da influência de diferentes impelidores na transferência de oxigênio em biorreatores agitados e efeitos no cultivo de Bradyrizhobium japonicum. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021. |
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