bioengenharia 01 - introdução e classificação dos bioprocessos
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BioengTRANSCRIPT
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Bioengenharia
Introduo e Classificao dos Bioprocessos
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Bioprocessos
Mmos, pH, T, nutrientesS P
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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
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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
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Produtos de microbiologia industrial/biocatlise
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PRODUTO
PropagaoPreparo
Esterilizao
Recuperao
Purificao
MATRIA
PRIMA
M-O
Biorreator
Processo
Efluentes
Esquema genrico
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Principais etapas de um processo fermentativo industrial genrico
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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
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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
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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)
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Classificao dos BioprocessosQuanto Conduo
Bioprocessos Descontnuos
Batelada convencional
Batelada por cortes
Batelada alimentada
Semi-contnuo ou batelada alimentada cclica
Bioprocessos contnuos
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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
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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
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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)
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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
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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).
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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)
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Classificao Cintica
Associado ao
crescimento
celular
Associado
concentrao
celular
OU
Metablitos primrios = 0
Metablitos secundrios = 0
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Classificao de Gaden
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A: semi-associado
B: associado
C: no associado
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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
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Classificao cintica de Deindoerfer
Consecutiva: S intermedirio I P
Etapas: S I / I P, em etapas distintas