Scale-down, Tipos de RNA e Transferência em Reatores

Scale-down de Reatores Biológicos

Explique em que consiste o “scale-down” de um reator biológico. Quais as vantagens deste procedimento e em que situações pode ser usado.

O “scale-down” de um reator biológico consiste em diminuir a escala (tamanho) do reator, reduzindo assim o volume e a quantidade de matéria utilizada. Este tipo de reator torna-se menos dispendioso, tanto em termos de materiais como de manutenção a nível energético, o que permite aumentar o número de reatores em funcionamento simultâneo.

Com este procedimento, torna-se mais fácil monitorizar e conhecer os níveis de:

• pH;
• Oxigenação;
• Agitação;
• Temperatura.

Também é possível testar várias condições ao mesmo tempo, de modo a averiguar qual será a melhor para, posteriormente, se proceder a um aumento de escala (scale-up). Normalmente, os reatores biológicos em “scale-down” têm como objetivo investigações de novas situações. Pode ser utilizado no controlo de O₂ dissolvido através de amostragens, no controlo de pH através de soluções ácido-base e na medição da densidade ótica.

Tipos de RNA e suas Funções

Que tipos de RNA conhece e quais as suas funções?

Existem três tipos principais de RNA:

• RNA mensageiro (mRNA): É responsável por levar a informação do DNA (núcleo) até ao citoplasma, onde a proteína será produzida. Como o RNA é uma cópia de uma das cadeias de DNA, é a partir dessa informação que o mRNA irá determinar quais são os aminoácidos necessários para a formação de determinada proteína, pois este possui codões de bases nitrogenadas que definem cada aminoácido.
• RNA de transferência (tRNA): É responsável por transportar os aminoácidos que serão utilizados na formação das proteínas até aos ribossomas, onde ocorrerá, de facto, a síntese proteica.
• RNA ribossómico (rRNA): Faz parte da constituição dos ribossomas. É nos ribossomas que a sequência de bases do mRNA é interpretada e a proteína é sintetizada.

Transferência de Calor no Aumento de Escala

Explique detalhadamente por que razão, numa operação de aumento de escala, a capacidade de transferência de calor de um reator é um dos parâmetros mais importantes a ser considerado. Considere um reator cilíndrico com geometria padrão (altura = diâmetro × 2) para as fórmulas.

A transferência de calor é um dos fatores mais importantes para manter a temperatura do reator estável. O parâmetro crítico no dimensionamento é a área de transferência de calor.

Considerando a geometria standard onde h = 2D:

• Volume (V): V = π × r² × h = π × (D/2)² × 2D = π × (D²/4) × 2D = (π/2) × D³
• Área (A): A = 2 × π × r × h = 2 × π × (D/2) × 2D = 2 × π × D²
• Relação A/V: (2 × π × D²) / ((π/2) × D³) = 4/D

Assim, verifica-se que a área disponível para a transferência de calor por unidade de volume diminui significativamente com o aumento da escala: quanto maior o volume, maior é o diâmetro (D) e, consequentemente, menor é a razão A/V.