bioengenharia 01 - introdução e classificação dos bioprocessos

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Bioengenharia Introdução e Classificação dos Bioprocessos

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Bioeng

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  • Bioengenharia

    Introduo e Classificao dos Bioprocessos

  • Bioprocessos

    Mmos, pH, T, nutrientesS P

  • Bioprocessos

    Conjunto de operaes

    Tratamento matria-prima

    Preparo de meios

    Esterilizao de meios e equipamentos

    Preparo e propagao de inculos

    Fermentao/biotransformao

    Recuperao/separao do produto

    Purificao

    Tratamento de efluentes

  • Processos Bioqumicos

    Atividade microbiana/enzimtica

    Especificidade

    Condies brandas (T, pH e P)

    Esterilidade

    Processos Qumicos

    Reaes qumicas

    Sem especificidade

    Condies drsticas (T, pH e P)

    Sem esterilidade

  • Produtos de microbiologia industrial/biocatlise

  • PRODUTO

    PropagaoPreparo

    Esterilizao

    Recuperao

    Purificao

    MATRIA

    PRIMA

    M-O

    Biorreator

    Processo

    Efluentes

    Esquema genrico

  • Principais etapas de um processo fermentativo industrial genrico

  • Matrias - Primas

    Escolha da MP

    Adequada ao crescimento celular e formao do produto de interesse

    Custo (representa at 75% do custo total)

    Disponibilidade

    Teor de substrato

    Custo e facilidade de beneficiamento, transporte e estocagem

    Sazonalidade

    Sem substncias txicas

  • Classificao das MP

    Quanto natureza do substrato

    Caldo de cana

    Melao

    Sucos de frutas

    Soro de leite

    Leite

    Sorgo sacarino

    Milho

    Mandioca

    Malte

    Gros/cereais

    Razes

    Sorgo granfero

    Bagaos (cana e

    milho)

    Resduos

    agroindustriais

    Etanol e

    outros

    lcoois

    Vinhos

    Glicerol

  • Classificao das MP

    Quanto acessibilidade ao substrato

    Substratos solveis: diretamente fermentescveis

    Sacarneas (sacardeos ou dissacardeos) e alcolicas

    Substratos insolveis de fcil hidrlise

    Amilceas (polissacardeos)

    Substratos insolveis de difcil hidrlise: necessitam de tratamento fsico e qumico/enzimtico

    Lignocelulsicas (celulose, hemicelulose e lignina)

  • Classificao dos BioprocessosQuanto Conduo

    Bioprocessos Descontnuos

    Batelada convencional

    Batelada por cortes

    Batelada alimentada

    Semi-contnuo ou batelada alimentada cclica

    Bioprocessos contnuos

  • Quanto ao Cultivo

    Processo em superfcie

    Superfcie de meio lquido

    Contato com oxignio atmosfrico

    Difuso de nutrientes e produtos pelo meio lenta longos tempos de fermentao

    Importante relao era/volume

    Dificuldade de assepsia no ambiente

    Fungos filamentosos pelcula micelial

    Vinagre

  • Quanto ao Cultivo

    Processo submerso

    Desenvolvimento microbiano no meio lquido

    Passveis de agitao/aerao

    Mais fcil manipulao/controle

    Maiores volumes de meios

    Clula totalmente envolvida pelo meio maiores taxas de transmassa

    Reduo no tempo aumento da produtividade

    Reduo dos custos

  • Quanto ao Cultivo

    Fermentao no Estado Slido

    Crescimento microbiano e formao de produtos superfcie de substratos slidos

    Ausncia de gua livre

    Produtos e resduos agrcolas (arroz e palha de arroz, palha e sabugo de milho, bagao da cana, farinhas de gros)

  • Quanto ao Cultivo

    Vantagens da FES/SSF

    Meios de cultivo simples

    No necessita de equip e mquinas sofisticadas

    Biorreatores de volumes menores

    Pouca umidade pouca contaminao

    Condies semelhantes ao ambiente natural

    Altas concentraes de produtos

    Fcil extrao por adio de solventes ou filtrao

  • Quanto ao Cultivo

    Desvantagens da FES/SSF

    Menor disponibilidade e acesso ao substrato

    Apenas em batelada

    Problemas de transmassa (nutrientes e O2)

    Dificuldades na extrapolao de escala

    Dificuldade de monitoramento e controle (pH, T, O2, mistura).

  • Quanto tenso de O2

    Aerados

    Natural (superfcie/FES)

    Forada (ar estril/O2 puro)

    Plenamente aerados

    Com restrio de O2

    No aerados

    Sem aerao forada

    Anaerbio total (gases inertes)

  • Classificao Cintica

    Associado ao

    crescimento

    celular

    Associado

    concentrao

    celular

    OU

    Metablitos primrios = 0

    Metablitos secundrios = 0

  • Classificao de Gaden

  • A: semi-associado

    B: associado

    C: no associado

  • Classificao cintica de Deindoerfer

    Simples: S P com estequiometria definida, sem intermedirios

    S k1 P1

    S k2 P2

    Simultnea: S P1 ou P2 com estequiometria varivel, sem

    intermedirios

  • Classificao cintica de Deindoerfer

    Consecutiva: S intermedirio I P

    Etapas: S I / I P, em etapas distintas