Modelagem do processo cromatográfico de alta resolução e metodologias para a síntese de processos de purificação de bioprodutos. - Vásquez Alvarez, Elsa (2004)
Os produtos biotecnológicos são moléculas delicadas que incluem proteínas, ácidos nucleicos e carboidratos. Estes produtos precisam ser recuperados e purificados a partir de misturas muito complexas; uma alternativa de purificação é a utilização de técnicas de cromatografia líquida. O número de técnicas e a seqüência a serem utilizados são diferentes para cada mistura e a síntese dos processos de separação depende de critérios técnicos e econômicos (de tempo e de custo). Neste contexto, o desenvolvimento de modelos de programação mista inteira linear (MILP) para a síntese de processos de purificação de proteínas constitui um dos objetos de estudo deste trabalho. Estão inseridas a modelagem e a otimização do problema. Nesta primeira parte da Tese os modelos resultantes possuem uma estrutura mista inteira linear que é resolvida através do algoritmo branch and bound. Primeiramente, os picos cromatográficos por meio de aproximação triangular são estudados, considerando-se perdas de produto em cada etapa do processo de purificação. Os processos de purificação de proteínas são também avaliados em termos econômicos. Em uma segunda etapa, os cromatogramas são aproximados por uma curva de distribuição normal (Gaussiana) levando em consideração perdas do produto em cada etapa do processo, seguida de uma avaliação econômica. A maximização do rendimento, a partir do número de passos obtidos do modelo econômico e de uma pureza especificada, é proposta. Com o objetivo de encontraras condições ótimas de operação para o processo e assim reduzir custos e tempo na experimentação, são formulados os modelos cinético e equilíbrio-dispersivo, que descrevem os fenômenos físico-químicos da cromatografia baseados em equações. Os modelos e os estudos de caso foram implementados e resolvidos no software gPROMS. ) Em seguida são apresentados dois estudos de caso para a validação dos modelos, e finalmente estes são comparados através de um terceiro estudo de caso baseado num exemplo da síntese de processos.