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Aumento de escala: conceitos fundamentais

Um problema relativamente comum quando se produz compostos fermentados é a dificuldade em manter a qualidade e/ou manter a padronização do produto quando se aumenta a escala (volume) do processo.

Isso acontece porque esses processos reacionais dependem de diversos fatores e não é tão simples aumentar a quantidade dos produtos, apenas aumentando proporcionalmente os ingredientes como em uma receita de bolo por exemplo.

Na maioria dos processos industriais, o aumento de escala é realizado de forma incremental e gradativa, passando por uma escala de laboratório simulação e modelagem de processos para ajustar os parâmetros na etapa da planta piloto de modo a demonstrar a reduzir riscos e custos associados à comercialização.

A mudança no tamanho do sistema (laboratorial para planta piloto) altera principalmente a relação entre a área superficial e o volume de certos catalisadores, reagentes e equipamentos.

Essa questão parece não ser tão relevante em uma primeira análise ou quando não se tem conhecimentos avançados em engenharias. Quando tratamos de bioprocessos, existem diversos outros fatores como esse que não nos permitem aumentar a escala de tudo linearmente.

Um exemplo bem lúdico disso é a simples pergunta de que se um determinado micro-organismo consome açúcares para se desenvolver, por que eu não posso aumentar indefinidamente a quantidade de açúcar sendo que assim ele teria mais alimento para gerar energia?

A resposta para essa pergunta é: Aumentando a concentração de açúcar, pode diminuir a quantidade de água disponível no meio, assim impedindo diversos micro-organismos de crescerem em mel por exemplo.

Além da possível não linearidade nas proporções dos ingredientes durante o aumento de escala, a geometria do local de reação pode influenciar diversos parâmetros, como transferência de calor e transferência de massa, alterando possivelmente a qualidade do produto.

O aumento de escala não é uma tarefa fácil, em especial quando tratamos de processos que envolvem micro-organismos (produção de Kombucha por exemplo).

Portanto, sempre é válido ter o auxílio de profissionais da área, diminuído o tempo e custos para realizar a padronização desses processos.