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Type: TESE
Title: Estudo experimental e teorico da separação da Cefalosporina C em coluna de leito fixo
Author: Burkert, Carlos Andre Veiga
Advisor: Maugeri Filho, Francisco, 1952-
Filho, Francisco Maugeri
Abstract: Resumo: A cefalosporina C é um importante antibiótico ß - lactâmico, obtida por cultivo de fungos do gênero Cephalosporium, constituindo a matéria-prima para a síntese de inúmeros antibióticos de largo espectro de ação microbiana, sendo que sua recuperação e purificação constitui a etapa mais onerosa do processo. Neste trabalho realizou-se um estudo experimental a respeito da separação de cefalosporina C em coluna de leito fixo contendo Amberlite XAD-2 como adsorvente, verificando o comportamento das curvas de ruptura em diferentes condições geométricas e operacionais (relação comprimento do leito - diâmetro da coluna L/?, relação diâmetro da partícula - diâmetro da coluna dp/?, velocidade superficial v), bem como o efeito destas variáveis sobre a eficiência de utilização do leito da coluna, quantidade de cefalosporina C adsorvida e produtividade, através da determinação do fator de sensibilidade. Foi proposto um modelo matemático para a adsorção de cefalosporina C em coluna de leito fixo que considerou a resistência externa e. interna à transferência de massa, assim como a dispersão axial. Este modelo foi obtido a partir de balanços de massa e equações cinéticas de adsorção (isoterma de Langmuir), com resolução numérica através do método de Crank¬Nicolson para as equações diferenciais parciais, utilizando matrizes tridiagonais, e do método de Runge-Kutta de 4ª ordem para as equações diferenciais ordinárias. Para o ajuste dos parâmetros do modelo matemático aplicou-se o método simplex geométrico flexível de NELDER & MEAD (I965), conhecido como método dos poliedros flexíveis ou simplex modificado. Os resultados experimentais mostraram que o aumento de L/O e a redução de dp/? e v melhoraram a eficiência de utilização do ,leito da coluna e a quantidade de cefalosporina C adsorvida no tempo de ruptura. A produtividade foi incrementada com o aumento de L/O e v, e com a redução de dp/?. Além disso, foi observado que o processo de adsorção é limitado pela transferência de massa interna, sendo que a difusão intraparticular é a etapa limitante do processo. Finalmente, o ajuste dos parâmetros do modelo matemático mostrou que as estimativas iniciais adotadas para as constantes cinéticas e de equilíbrio da isoterma de Langmuir foram satisfatórias e, que a curva de ruptura foi muito afetada pela difusividade efetiva e porosidade do leito.

Abstract: Cephalosporin C is a ß - lactam antibiotic, produced by Cephalosporium in submerged culture, constituting the raw material of several synthetic antibiotics. Its purification is the most expensive step of the process. In this work, an experimental investigation on cephalosporin C separation in fixed bed column with Amberlite XAD-2, describing the behavior of breakthrough curves at different conditions (bed depth - column diameter ratio L/e, particle size - column diameter ratio dp/? , superficial velocity v), was carryed out. The effect of these variables in the bed utilisation efficiency, adsorbed cephalosporin C and productivity was analyzed using the sensitivity factor. A mathematical model for the cephalosporin C adsorption in fixed bed column was suggested, considering internal and external mass transfer resistances and axial dispersion. This model was obtained from a mass balance and kinetic equations of adsorption (Langmuir isotherm). The numerical resolution was obtained using Crank-Nicolson method for the partial differential equations and 4th order Runge-Kutta method for the ordinary differential equations. The model parameters fitting was performed using simplex method (NELDER & MEAD, 1969). The experimental results showed that an increase in L/ ? and a decrease in d/e and v lead to an improve in the bed utilisation efficiency and in adsorbed cephalosporin C at the time to breakthrough. Productivity was increased with an increase in L/ ? and v, and with a decrease dp/?. Moreover, it was observed that adsorption process is limited by internal mass transfer. Intraparticle diffusion is the process critical step. The fitted parameters showed that the initial estimates for the kinetics and equilibrium constants according to a Langmuir isotherm were satisfactory. Finally, the effective diffusivity and bed porosity affected considerably the breakthrough curves.
Subject: Cefalosporinas - Purificação
Adsorção
Modelos matemáticos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 1998
Appears in Collections:FEA - Dissertação e Tese

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