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Modelagem e simulação de purificação de cefalosporina C em coluna de leito fixo

Authors
Publisher
Biblioteca Digital da Unicamp
Publication Date
Keywords
  • Cefalosporinas - Purificação
  • Troca Ionica

Abstract

No processo total de obtenção de cephalosporin C, a purificação ocupa a segunda etapa, sendo a primeira fase a produção em meio de cultura pelo fungo Cephalosporium acremonium. O processo de purificação é efetuado em colunas de troca iônica. Neste trabalho foi proposto um modelo matemático para descrever o comportamento do processo de adsorção, obtido a partir de balanços de massa e equações cinéticas de adsorção por troca iônica, determinadas previamente em resina XAD-2, levando em consideração a resistência à transferência de massa externa e interna assim como a dispersão axial. As equações analíticas descritivas do processo foram transformadas em algoritmos numéricos aplicando os métodos numéricos de Crank-Nicholson para as equações diferenciais parciais e Runge-Kutta de 4ª ordem para as equações diferenciais ordinárias. O programa foi desenvolvido em linguagem Turbo-Pascal, para calcular a distribuição de concentração de cephalosporin na coluna, fase líquida e fase sólida, com o tempo, usando as equações numéricas. Verificou-se as influências dos parâmetros cinéticos e operacionais na eficiência da coluna, através de um estudo paramétrico, onde observou-se que a porosidade do leito, concentração da cephalosporin e diâmetro da coluna são os parâmetros de maior sensibilidade. Por outro lado, parâmetros como Qm (capacidade máxima de adsorção), KI e K2 (constantes cinéticas de adsorção) devem ser otimizados previamente, através da escolha do adsorvente e condições de adsorção adequadas. Verificou-se que o comprimento da coluna e a velocidade superficial, quando incrementados, melhoram a eficiência da coluna. Foi verificado que a dispersão axial, é desprezível e que o aumento tanto da difusividade efetiva como do coeficiente de transferência de massa, melhoram a eficiência do processo. Demonstrou-se igualmente que a coluna de adsorção de leito fixo apresenta considerável estabilidade, tendo em conta que nenhum parâmetro afeta significativamente a operação da coluna. Em outros termos, pode-se dizer que a eficiência do processo é relativamente pouco afetada dentro da amplitUde de alteração efetuada dos parâmetros. Com relação aos problemas de limitações do processo de adsorção dentro da coluna, observou-se que este é limitado pela transferência de massa interna, ou seja a difusão é a etapa limitante do processo. Finalmente a resina XAD-2 utilizada neste estudo apresenta uma baixa eficiência, sendo uma desvantagem de sua utilização na adsorção da cephalosporin C.

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