Em biorreatores industriais, o oxigênio dissolvido (OD) não atua como um simples parâmetro de acompanhamento, mas como um elemento ativo de comando do metabolismo microbiano. Cada ajuste de aeração, agitação ou alimentação de substrato influencia diretamente a taxa respiratória, o balanço redox intracelular e a eficiência da transferência de massa gás-líquido (kLa). Esse cenário ocorre em um ambiente operacional altamente dinâmico, marcado por elevada carga orgânica, microrganismos metabolicamente ativos, formação de biofilme, variações rápidas de temperatura e alterações na pressão parcial de oxigênio, além de ciclos frequentes de limpeza e sanitização. Diferentemente de aplicações ambientais, o sensor está imerso em um meio biologicamente ativo, onde oscilações mínimas de OD provocam respostas metabólicas imediatas, impactando diretamente o rendimento e a reprodutibilidade do processo.
Risco operacional associado à instabilidade da medição de OD
A confiabilidade da medição online de oxigênio dissolvido é crítica porque decisões de controle são tomadas continuamente, em tempo real. Falhas de leitura, deriva excessiva ou necessidade constante de manutenção comprometem a estabilidade do processo, afetando a continuidade operacional, a reprodutibilidade entre bateladas e o rendimento final da fermentação. Em fermentações industriais, qualquer interrupção da medição ou erro sistemático pode resultar em desvios significativos do perfil metabólico, com impacto direto na qualidade do produto final. O desafio técnico não está apenas em medir OD, mas em garantir uma leitura estável em um meio com presença constante de bolhas, variações de viscosidade, atividade biológica intensa e operações contínuas de longa duração.
Janela fisiológica estreita e impacto direto no desempenho do processo
O controle de OD em fermentações é particularmente sensível porque a janela operacional é estreita e fortemente dependente da fisiologia do microrganismo. Em culturas aeróbias, valores insuficientes de OD levam rapidamente à limitação respiratória, desviando o metabolismo para rotas indesejadas, com redução de produtividade ou formação de subprodutos. Por outro lado, excesso de oxigênio pode intensificar o estresse oxidativo, alterar a expressão gênica e elevar os custos operacionais devido ao uso intensivo de ar comprimido ou oxigênio puro. Em muitas fermentações aeróbias industriais, o controle ocorre tipicamente entre 20 e 40% de saturação de oxigênio, faixa na qual variações de poucos pontos percentuais já produzem impacto mensurável na taxa de crescimento celular e na produtividade específica.
Exigência de alta resolução exatamente na faixa crítica de controle
Embora não exista um limite legal específico para OD em fermentações, os limites operacionais são biologicamente bem definidos. Abaixo da faixa de 20 a 40% de saturação, observa-se rapidamente redução da respiração e alteração do metabolismo energético. Acima desse intervalo, o ganho biológico torna-se marginal, enquanto os custos de aeração e agitação crescem de forma desproporcional. Portanto, o desafio não é monitorar toda a escala possível de OD, mas assegurar alta resolução, estabilidade e repetibilidade exatamente nessa faixa estreita, ao longo de campanhas que podem durar dias ou semanas, sem a necessidade de recalibrações frequentes ou intervenções manuais que interrompam o processo.
Integração da tecnologia óptica ao controle automático do biorreator
Inserido diretamente nesse contexto operacional, o OPTOD PLASTIC – Sensor óptico de oxigênio dissolvido atua como parte integrante da malha de controle do biorreator. Sua tecnologia óptica luminescente, livre de membranas e eletrólitos, elimina o consumo de oxigênio na interface de medição, fator crítico quando o OD é controlado próximo ao limite inferior biológico. A baixa deriva característica da medição óptica permite estabilidade ao longo de campanhas prolongadas, mantendo a confiabilidade da leitura dentro da faixa crítica de controle. A comunicação digital Modbus RS-485 possibilita integração direta com sistemas de automação, permitindo que o valor de OD atue em malhas de controle fechadas, ajustando aeração e agitação em tempo real.
Compatibilidade com ambientes biologicamente agressivos
O corpo do sensor, construído em POMC e PVC, oferece resistência adequada a meios com alta carga orgânica e à presença de agentes químicos utilizados em limpeza e sanitização. Essa robustez estrutural, aliada ao baixo consumo de energia, atende às exigências de operação contínua e confiável típicas de fermentações industriais. A possibilidade de utilização de acessórios de limpeza automática contribui para minimizar incrustações biológicas e formação de biofilme na superfície sensora, preservando a qualidade da medição mesmo em ambientes com intensa atividade microbiana e ciclos longos de operação.
Efeitos diretos na reprodutibilidade, eficiência e qualidade do produto
A estabilidade da medição de OD ao longo do tempo permite maior reprodutibilidade entre lotes, facilitando a padronização do processo e a validação interna dos parâmetros operacionais. A redução significativa da necessidade de manutenção diminui paradas não programadas e intervenções manuais em biorreatores, aspecto crítico em ambientes estéreis ou semicontínuos. Do ponto de vista energético, a resposta confiável do sensor possibilita ajustes precisos da aeração, evitando tanto a limitação de oxigênio quanto o desperdício associado ao fornecimento excessivo. Como resultado, obtém-se maior eficiência operacional, redução de custos e controle consistente do metabolismo microbiano, mantendo o perfil desejado e reduzindo variações indesejadas na composição do produto final.
Continuidade do processo como fator estratégico
Em fermentações industriais, a continuidade do controle de OD é inseparável da estabilidade do processo microbiano. A combinação de tecnologia óptica sem membrana, baixa deriva, integração digital e resistência a ambientes biologicamente ativos posiciona o OPTOD PLASTIC da Aqualabo como um elemento técnico alinhado às exigências reais desse tipo de operação. Ao sustentar medições confiáveis ao longo de campanhas extensas, o sensor contribui diretamente para a estabilidade metabólica, eficiência energética e qualidade final do produto, consolidando o monitoramento online de oxigênio dissolvido como um componente estratégico do controle avançado de fermentações industriais.
OPTOD PLASTIC – Sensor de oxigênio dissolvido (corpo plástico)
Sensor OPTOD plástico
Descrição
A versão OPTOD PLASTIC reúne a mesma tecnologia óptica luminiscente em um corpo de plástico de alta resistência, com opções de peneiras de proteção e solução antifouling. É uma opção econômica e robusta, especialmente indicada para aquicultura e aplicações similares.
Vantagens
Tecnologia óptica: sem membrana nem eletrólito
Baixa deriva e pouca necessidade de manutenção
Comunicação digital Modbus RS-485
Corpo em POMC e PVC, resistente e submersível
Compatível com sistemas antifouling e acessórios de limpeza
Protocolo de comunicação aberto (MODBUS RTU RS-485 ou SDI-12)
Sensor com consumo de energia muito baixo
Arquivos
Manual técnico do sensor OPTOD PLASTIC (PDF)
Manual do acessório de limpeza automática HYDROCLEAN (PDF)
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FAQ – OPTOD PLÁSTICO
Por que a medição óptica de O₂ é uma boa solução?
Porque dispensa membranas e eletrólitos, reduz o número de manutenções, oferece ótima estabilidade e rápida resposta, além de menor suscetibilidade a interferências.
Qual a vida útil da membrana óptica?
Em operação contínua, a membrana pode alcançar até 24 meses de uso. Refil em estoque deve ser mantido em local seco e escuro por até 2 anos.
Os sensores suportam ambientes difíceis?
O corpo plástico em POMC/PVC apresenta boa resistência química, sendo adequado para aplicações sujeitas a corrosão, bem como ambientes salobros ou com cargas orgânicas mais elevadas.
Quais aplicações típicas?
Monitoramento de oxigênio dissolvido em tanques de criação de peixes, viveiros de aquicultura, tratamento de efluentes e monitoramento ambiental em águas superficiais.
