aula unilins 27 05 06 - debiq.eel.usp.br joaobatista/aula7fermentacaodescont_nua.pdf · membranas...

Download Aula UNILINS 27 05 06 - debiq.eel.usp.br joaobatista/AULA7FERMENTACAODESCONT_NUA.pdf · membranas semipermeáveis,

Post on 11-Nov-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • FERMENTAO

    DESCONTNUA

  • BIORREATORES BIORREATORES

    BIORREATORES OU REATORES BIOQUMICOS OU REATORES BIOLGICOS:

    GRUPO 1. RETORES ENZIMTICOS: ONDE AS REAES OCORREM NA AUSNCIA DE CLULAS (REATORES BIOQUMICOS)

    GRUPO 2: BIORREATORES ONDE AS REAES OCORREM NA PRESENA DE CLULAS (REATORES BIOLGICOS)

  • BIORREATORES BIORREATORES

    TIPOS DE BIORREATORES:

    1. QUANTO AO TIPO DE BIOCATALISADOR (Clulas ou Enzimas)

    2. QUANTO A CONFIGURAO (Clulas/ Enzimas Livres, Enzimas ou Clulas Imobilizadas)

    3. QUANTO FORMA DE AGITAO DO MEIO

  • BIORREATORES BIORREATORES TIPOS DE BIORREATORES:

    1. CLULAS OU ENZIMAS LIVRES:Reatores agitados mecanicamente (STR, Stirred tank

    reactor; (tambm conhecidos como reatores de mistura e so utilizado em 90% dos casos);

    Tamanho varia entre: 1 2 m3 (microrganismos patognicos); 100 200 m3 (enzimas, antibiticos, vitaminas);Milhares de m3 (fermentao alcolica).Configurao: tanque cilindrico cnico, relao

    altura:dimetro=2, equipados com chicanas para evitar vortices, e turbinas.

    Reatores agitados pneumaticamente (Colunas de Bolhas-bubble column, Reatores Air- Lift);

    Reatores de f luxo pistonado (plug- f low)

  • BIORREATORES BIORREATORES

    TIPOS DE BIORREATORES:

    1. CLULAS OU ENZIMAS LIVRES:Reatores agitados pneumaticamente (Colunas de

    Bolhas- bubble column, Reatores Air- Lift);Geralmente no possuem agitador mecnico,

    geralmente agitados por borbulhamento de ar, menores tenses de cisalhamento (utilizados para cultivos de clulas animais e vegetais;

    Reatores de f luxo pistonado (plug- f low)Inculo e meio so misturados na entrada do

    sistema.

  • BIORREATORES BIORREATORES TIPOS DE BIORREATORES:

    2. CLULAS OU ENZIMAS IMOBILIZADASReatores com Leito Fixo;Possu elevada concentrao celular, com muito pouca ou

    nenhuma movimentao celular e isto aumenta a produtividade;

    Reatores com Leito Fluidizado; intensa mobilidade celular devido a injeo de ar, gas inerte, ou recirculao do meio.

    3. CELULAS OU ENZIMAS CONFINADAS EM MEMBRANAS

    Reatores com membranas planas;Reatores de f ibra oca (hollow- fiber)

  • BIORREATORES BIORREATORES

    TIPOS DE BIORREATORES:

    3. CELULAS OU ENZIMAS CONFINADAS EM MEMBRANAS

    Reatores com membranas planas;Reatores de f ibra oca (hollow- fiber)Reatores em que as celulas f icam confinadas em

    membranas semipermeveis, que permite o f luxo de lquido, mas no de clulas.

  • BIORREATORES BIORREATORES

    TIPOS DE BIORREATORES:

    4. REATORES EM FASE NO AQUOSA (Fermentao Semi- Slida)

    Ausncia de gua livre, umidade varia entre 30 e 80%

    Reatores Estticos (reatores com bandeja);

    Reatores com agitao (tambores rotativos);

    Reatores com leito f ixo;

    Reatores com leito f luidizado gs- slido.

  • FORMAS DE CONDUO FORMAS DE CONDUO

    DO PROCESSO FERMENTATIVO DO PROCESSO FERMENTATIVO 1. DESCONTNUO:Com um inculo por tanque;Com recirculao de clulas.2. SEMICONTNUO:Sem recirculao de clulas;Com recirculao de cluas.3. Descontnuo Alimentado:Sem recirculao de clulas;Com recirculao de clulas.4. ContnuoExecutado em um reator (com ou sem

    recirculao de clulas;Executados em vrios reatores (com ou sem

    recirculao de clulas.

  • FERMENTAO DESCONTNUATambm conhecida como fermentao em batelada ou por carga utilizada desde antiguidade, e ainda hoje so as mais empregadas para obteno de vrios produtos;

    Operao: Carrega-se a dorna, com o mosto e os microrganismos, de modo a permitir que a fermentao ocorra em condies timas

  • FERMENTAO DESCONTNUA

    Terminada a fermentao, descarrega-se a dorna, Terminada a fermentao, descarrega-se a dorna, e o meio fermentado enviado para a recuperao e o meio fermentado enviado para a recuperao do produto, e novamente a dorna utilizada para do produto, e novamente a dorna utilizada para outra fermentao;outra fermentao;

    Se no houver adio de solues para controle Se no houver adio de solues para controle do processo e nem perda de lquido por do processo e nem perda de lquido por evaporao, o volume no decorrer da evaporao, o volume no decorrer da fermentao, permanece constante.fermentao, permanece constante.

  • FERMENTAO DESCONTNUA

    A fermentao descontnua pode levar a baixos A fermentao descontnua pode levar a baixos rendimentos e produtividade, quando o substrato rendimentos e produtividade, quando o substrato adicionado de uma s vez, podendo exercer adicionado de uma s vez, podendo exercer inibio;inibio;

    Apresenta tempos mortos tempos em que a Apresenta tempos mortos tempos em que a fermentao no esta ocorrendo, como tempo de fermentao no esta ocorrendo, como tempo de carga e de descarga, lavagens e esterilizao dos carga e de descarga, lavagens e esterilizao dos equipamentos.equipamentos.

  • FERMENTAO DESCONTNUA

    Grande flexibilidade de operao;Grande flexibilidade de operao; Possibilidade de realizar fases sucessivas Possibilidade de realizar fases sucessivas

    no mesmo recipiente;no mesmo recipiente; Condies de controle mais simples;Condies de controle mais simples; Capacidade de identificar todos os Capacidade de identificar todos os

    materiais relacionados ao processo;materiais relacionados ao processo; Apresenta menores riscos de contaminao Apresenta menores riscos de contaminao

    se comparada a fermentao contnua;se comparada a fermentao contnua; o processo mais utilizado na indstria de o processo mais utilizado na indstria de

    alimentos (iogurte, cerveja, vinho, etc.alimentos (iogurte, cerveja, vinho, etc.

  • FERMENTAO DESCONTNUA INCULOINCULO

    Inculo, p-de-cuba ou p-de-fermentao Inculo, p-de-cuba ou p-de-fermentao o quantidade adequada de microrganismo o quantidade adequada de microrganismo para garantir em condies econmicas a para garantir em condies econmicas a fermentao do volume do mosto;fermentao do volume do mosto;

    Cepas: manuteno do microrganismos Cepas: manuteno do microrganismos selecionado em condies que possibilitem selecionado em condies que possibilitem manter sua viabilidade e capacidade manter sua viabilidade e capacidade reprodutiva;reprodutiva;

    Condies de manuteno: secagem, em Condies de manuteno: secagem, em agar inclinado, congelados;agar inclinado, congelados;

    Recuperao do microrganismo: depende Recuperao do microrganismo: depende da tcnica que utilizou para sua da tcnica que utilizou para sua preservaopreservao

  • FERMENTAO DESCONTNUA MOSTOMOSTO

    O microrganismo necessita de condies O microrganismo necessita de condies timas de crescimento (pH, temperatura, Otimas de crescimento (pH, temperatura, O2 2 dissolvido, etc)dissolvido, etc)

    O meio de cultura, mosto ou meio de O meio de cultura, mosto ou meio de fermentao tem influncia marcante no fermentao tem influncia marcante no processo;processo;

    Deve possuir nutrientes requeridos para o Deve possuir nutrientes requeridos para o crescimento celularcrescimento celular

  • FERMENTAO DESCONTNUA MOSTOMOSTO

    Elementos principais: (C, H, O, N);Elementos principais: (C, H, O, N); Elementos secundrios: (P, K, S, Mg);Elementos secundrios: (P, K, S, Mg); Vitaminas e hormnios;Vitaminas e hormnios; Traos de elmentos (Ca, Mn, Fe, Co, Traos de elmentos (Ca, Mn, Fe, Co,

    Cu, Zn)Cu, Zn) Na formulao de um meio de cultivo, Na formulao de um meio de cultivo,

    deve-se levar em conta as deve-se levar em conta as necessidades desses nutrientes para a necessidades desses nutrientes para a formao dos produtos.formao dos produtos.

  • FERMENTAO DESCONTNUA Composio Elementar Tpica de um Composio Elementar Tpica de um

    MicrorganismoMicrorganismo

    ElementoElemento Porcentual no MOPorcentual no MOCarbonoCarbonoNitrognioNitrognioFsforoFsforoEnxofreEnxofreMagnsioMagnsio

    50507-127-12

    1-31-30.5-1,00.5-1,0

    0,50,5

  • FERMENTAO DESCONTNUAMostoMosto

    Um meio de cultura deve no mnimo Um meio de cultura deve no mnimo conter os elementos da clula na conter os elementos da clula na proporo correta;proporo correta;

    Exceto para carbono, oxignio e Exceto para carbono, oxignio e hidrognio, a formulao dos hidrognio, a formulao dos nutrientes baseada na Tabela nutrientes baseada na Tabela anterior;anterior;

    Os microrganismos coordenam Os microrganismos coordenam eficiente o seu catabolismo e eficiente o seu catabolismo e anabolismo;anabolismo;

    O substrato limitante so as fontes de O substrato limitante so as fontes de energia para este metabolismoenergia para este metabolismo

  • FERMENTAO DESCONTNUA

    Tipos de MostoTipos de Mosto Meios naturais: (sucos de uvas, leite, Meios naturais: (sucos de uvas, leite,

    caldo de cana, milhocina, etc);caldo de cana, milhocina, etc); Meios sintticos: (meios quimicamente Meios sintticos: (meios quimicamente

    definidos);definidos); Alguns substratos (acares, melaos, Alguns substratos (acares, melaos,

    soro de leite, celulose, amido, soro de leite, celulose, amido, resduos, como gua de macerao de resduos, como gua de macerao de milho, metanol, etanol, leos e milho, metanol, etanol, leos e gorduras, etc.gorduras, etc.

  • FERMENTAO DESCONTNUA

    CLASSIFICAO DOS PROCESSOS CLASSIFICAO DOS PROCESSOS DESCONTNUOSDESCONTNUOS

    1. Cada dorna recebe um inculo;1. Cada dorna recebe um inculo; 2. Processo com recirculao do 2. Processo com recirculao do

    microrganismo;microrganismo; 3. Processo de cortes3. Processo de cortes

  • FERMENTAO DESCONTNUA1. CADA DORNA RECEBE UM INCULO1. CADA DORNA RECEBE UM INCULO

    Cada dorna recebe um microrganismo Cada dorna recebe um microrganismo propagada a partir de uma cultura propagada a partir de uma cultura pura;pura;

    Pouco riscos de contami

Recommended

View more >