processos fermentativos industriais etanol Ácido cítrico antibióticos enzimas fermento biológico
Post on 07-Apr-2016
219 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Processos Fermentativos Industriais
•Etanol
•Ácido cítrico
•Antibióticos
•Enzimas
•Fermento biológico
1- ETANOL
1.1 Microrganismos
- Saccharomyces cerevisiae (levedura)- Zymomonas mobilis (bactéria)
Processos industriais: Saccharomyces cerevisiae
1- ETANOL
1.2 Matérias-primas
Matérias açucaradas-Cana de açúcar
-Beterraba açucareira
-Sorgo sacarino
-Melaços, mel de abelhas e frutas
Matérias amiláceas e feculentas-Grãos amiláceos
-Raízes e tubérculos feculentos
Matérias celulósicas-Palhas
-Madeiras
-Resíduos agrícolas
-Resíduos sulfíticos de fábrica de papel
1- ETANOL
Necessário obter:do Amido glicosedo melaço e caldo de cana mistura de sacarose, glicose e frutose
1.2.1 Preparo do mosto
1.2.1.1 Mostos de melaços e de caldo de cana
-Melaços diluídos entre 15 e 25º Brix
-Meio rico em sacarose e açúcares redutores
1.2.1.2 Mostos de materiais amiláceos
-Necessário sacarificar (sacarificação)
-Método químico, biológico ou por ação direta de enzimas
Nutrientes necessários: Nitrogênio na forma amoniacal, fósforo, enxofre na forma de sulfatos, sulfitos ou tiossulfato, potássio, magnésio, cálcio, sódio e outros elementos em quantidades diminutas
1.3 Condições de Processo-Inóculo: 10% volume total
-Temperatura: Faixa de 26 a 35 ºC
-pH: Mostos industriais na faixa de 4,5 a 5,5
-Concentração de açúcares: 15 a 25 ºBrix
-Controle de contaminantes: Antibióticos
-Tempo de fermentação: 10 a 12 horas em processos descontínuos utilizando levedura Saccharomyces cerevisiae linhagem catanduva1
1- ETANOL
1.4 Sistemas de fermentação
– Fermentação alcoólica descontínua (cortes, reaproveitamento de inóculo (“pé de
cuba”), cultura pura, reciclo de leveduras)– Fermentação alcoólica contínua
1- ETANOL
1.5 Recuperação do produto
– Destilação contínua
2- ÁCIDO CÍTRICO
2.1 Microrganismo- Aspergillus niger (fungo filamentoso)
2.2 Matéria-prima- Depende do processo e utiliza-se: Farelo de trigo, bagaço de laranja, amido
de batata, melaço de beterraba e xarope de cana com 30-35% de açúcar invertido (mistura de glicose e frutose)
2.3 Sistemas de fermentação
2.3.1 Processo Koji
- Substrato sólido (farelos)
- pH entre 4-5
- Umidade do farelo 70-80%
- Temperatura de 28º C
- O Farelo é distribuído em bandejas com profundidade de 3 a 5 cm
- Tempo de fermentação de 5 a 8 dias
2- ÁCIDO CÍTRICO
2.3.2 Processo em superfície
- Utilizam-se Substratos solúveis (sacarose, melaços de cana e de beterraba)
- Temperatura de 30 ºC- pH inicial entre 5 e 6- O mosto é distribuído em bandejas rasas de alumínio
com alto teor e pureza
- O micélio desenvolve-se sobre a superfície do líquido e é mantido flutuando durante todo o processo.
- Ar úmido é soprado sobre a superfície do mosto por 5-6 dias passando depois a utilizar ar seco até o final da fermentação (8-10 dias).
- No final do processo o mosto é drenado e substituído por outro novo.
2- ÁCIDO CÍTRICO
2.3.2 Processo submerso (mais utilizado)
Exemplo - empresa Cargill
- Utilizam-se Substratos solúveis (melaço de cana)
- Temperatura de 30º C
- pH inicial 4
- O mosto é esterilizado previamente- Aeração contínua na taxa de 0,5 a 1,15 vvm sem
agitação mecânica
- Tempo de fermentação de 5 a 7 dias
- Sistema descontínuo.
2- ÁCIDO CÍTRICO
2.4 Processo de separação
- Em todos os processos o meio é filtrado previamente
- Precipitação com adição de hidróxido de cálcio- Citrato é filtrado e tratado com ácido sulfúrico para
precipitar sulfato de cálcio- O sobrenadante que contém o ácido cítrico é tratado
com carvão ativado
- O ácido cítrico é desmineralizado por diversas vezes
através de colunas com resinas de troca iônica.
- E finalmente é cristalizado por evaporação
2- ÁCIDO CÍTRICO
3.1 Microrganismos
- Bactérias (diferentes de actinomicetos) Ex. Bacillus brevis – antibiótico a tirotricina; gramicidina
- Actinomicetos (Grupo de bactérias Gram positivas que apresentam como características em comum a produção de filamentos ou hifas vegetativas) Ex. Gênero Streptomyces – antibiótico a estreptomicina
- FungosEx. fungos Penicillium chrysogenum e Penicillium notatum – Antibiótico a Penicilina e Penicillium chrysogenum – Antibiótico a ampicilina
3- ANTIBIÓTICOS
3.2 – Métodos de produçãoMeio de cultivo: Depende da cepa e geralmente consiste de: Água de milho, farinha de soja, extrato de levedura ou soro de leite. Utiliza-se também Glicose ou melaço
- Penicilina G e penicilina V são produzidas por processos submersos- Reatores de 40 a 200 m3
- Dificuldade de aeração não permite tanques maiores- Aeração na faixa de 0,5 a 1,0 vvm- São usados agitadores tipo turbina na faixa de 120 e 150 rpm- Temperatura ótima de 25-27 ºC- pH constante em 6,5- Inóculo se inicia utilizando esporos liofilizados- Tempo de fermentação entre 120 e 160 horas
Extração : Utiliza-se um solvente orgânico altamente hidrofóbico, como o acetato de amila, para separação do antibiótico do meio de cultivo
3- ANTIBIÓTICOS
4.1 – Microrganismos- Aplicação comercial: bactérias, fungos filamentosos e leveduras- Escolha do microrganismo: Produtor da enzima de interesse em grande quantidade, Estável; Não-patogênico e de Fácil manipulação
Ex. Produção de enzimas extracelulares industriais: Bacillus e Aspergillus (80-85% do mercado de enzimas extracelulares)
4- ENZIMAS MICROBIANAS
4.2 – Processos de produção- Tempo de fermentação: 30 a 150 horas - depende do processo utilizado.
- Sistemas de Cultivo: a) Superfície
- Dificuldades de controle operacional;
- Severos problemas de contaminação
- Vantagens importantes em relação a transferência de oxigênio e
recuperação do produto.
A principal tecnologia de fermentação em superficie é a fermentação em estado sólido. E é empregada para produzir, em escala comercial, celulases, amilases fúngicas, pectinases, proteases fúngicas e lipases.Microrganismo: fungos filamentosos do gênero Aspergillus.
4- ENZIMAS MICROBIANAS
b) Submerso: Descontínuo
- O sistema mais empregado na produção de enzimas.- Algumas enzimas são relativamente instáveis depois da etapa de
produção.- Efeito das variáveis operacionais mais relevantes: pH e
temperatura (compromisso entre os valores ótimos para produção e crescimento)
Ex.: Produção de celulase de Trichoderma reesei em meio celulósico onde o pH ótimo de crescimento é 4,8, enquanto que o ótimo de produção é 3,5.
Solução: valores intermediários ou alterações programadas de pH
4- ENZIMAS MICROBIANAS
c) Submerso: Descontínuo alimentado
- Fase descontínua seguida de alimentação de forma contínua ou intermitente até alcançar o volume final de operação dentro do reator.
-Vantagens: Controlar a velocidade específica de crescimento do microrganismo; controlar a produção de metabólitos secundários, metabólitos sujeitos à inibição por alta concentração de substrato e metabólitos sujeitos a repressão catabólica por substratos altamente metabolizáveis
Esta situação é aplicável à maioria das enzimas de interesse comercial.
4- ENZIMAS MICROBIANAS
4.3 – Recuperação do produto Etapas envolvidas na recuperação e processamento pós fermentação.
4- ENZIMAS MICROBIANAS
4.3 – Recuperação do produto
Etapas de separação e purificaçãoFinalidade: Remover substâncias tóxicasOBS.: Para a obtenção de preparação enzimática de uso farmacêutico, processos mais sofisticados de purificação, como as separações cromatográficas, são utilizados.
- O caldo é resfriado a 5 ºC com o objetivo de assegurar condições de estabilidade do produto e evitar crescimento de contaminantes;
- pH ajustado para valor ótimo da atuação da enzima produzida.Separação das células:Pode ser feita: centrifugação;filtração.Fungos – centrifugação;Bactérias e leveduras – prévia floculação (cloreto de sódio); eficiente; baixo custo.
- A filtração, como alternativa a centrifugação – utilização de filtros prensa, filtros rotativos á vácuoSolução concentrada final – filtração em meio filtrante de celulose – preparado enzimático líquido – diluído e acondicionado com estabilizantes da atividade enzimática – embalado para comercialização.
4- ENZIMAS MICROBIANAS
5.1 – Microrganismos
O que é fermento biológico?Fermento biológico ou levedura de panificação é um microorganismo
vivo cuja denominação científica é Saccharomyces cerevisiae
5- FERMENTO BIOLÓGICO
O fermento biológico promove o crescimento das massas de pães, bolos, etc., através da fermentação que ocorre antes do forneamento. A levedura “ingere” os nutrientes da massa e, como consequência, libera gases e substâncias aromáticas, responsáveis pelo volume, textura, aroma e sabor característicos dos produtos alimentícios.
5.2 – Processo de produção
- Melaço de cana é o substrato usado atualmente nos processos modernos
- Sistema descontínuo alimentado: Evita-se a repressão catabólica cultivando a levedura com baixas concentrações de glicose.
- Produção de leveduras para panificação ocorre entre 3 a 4 horas.- Biotina é necessário quando na presença de oxigênio (suplemento)- pH inicial 4,5- Temperatura de 30 ºC- Aeração controlada
Produção de 50 g de levedura seca para cada 100 g de sacarose
5- FERMENTO BIOLÓGICO
top related