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7/24/2019 Formas de Conduo de Um Processo Fermentativo
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FORMAS DE CONDUO DE UM
PROCESSO FERMENTATIVOALANA PELLANDA
BEATRIZ EHLKE SANTI GROTT
JULIANA CARVALHOMORGANA VICENTE
NATHLIA VANAN JUSTORODRIGO BACILA BORGES DA SILVA
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Introduo
Um processo fermentativo ocorre quando
h a obteno de um produto atravs da
reproduo de microrganismos que utilizam
uma fonte de nutrientes especfica.
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Introduo
Etapas do Processo Fermentativo
Preparo do meio de fermentao;
Fermentao ;
Tratamento final do produto;
Tratamento dos resduos.
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Introduo
Quatro Pilares do Processo Fermentativo
Microrganismo;
Meio de cultura;
Forma de conduo do processo;
Etapas de recuperao do produto.
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Introduo
Microrganismo
converso substrato/produto eficiente;
acumulao suficiente para permitir uma altaconcentrao no reator;
constncia fisiolgica;
no ser patognico;
no exigir condies de operao complexas.
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Introduo
Meio de cultivo
economicamente vivel;
suprir as necessidades nutricionais domicrorganismo;
auxiliar no controle do processo;
ter certa estabilidade na composio; no dificultar o tratamento dos resduos
gerados.
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Descontnuo Semicontnuo Descontnuo
alimentado Contnuo
Um inculopor tanque
Recirculaode clulas
Por meio decortes
S/recirculaode clulas
C/recirculaode clulas
Em um reator
Em vrios
reatores
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FERMENTAO DESCONTNUA
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Fermentao Descontnua
Indstria de Alimentos Batelada
Vantagens:
risco de contaminao flexibilidade
estabilidade gentica
Desvantagens: rendimento (inibio, represso ou produtos
que no interessam)
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Um inculo por tanque
Os m.os. e o meio nutriente so inoculados notanque, onde as condies timas permitem afermentao
Aps o processo, descarrega-se o tanque parahigienizao e esterilizao
Inicia-se um novo ciclo de fermentao
A assepsia adequada confere baixos nveis de
contaminao
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Recirculao de clulas
Destilarias de lcool
Reaproveitamento do m.o. da bateladaanterior como inculo
Dois modos: Centrifugao do meio fermentado
Sedimentao do m.o.
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Limitao: tendncia em aumentar o n decontaminantes a cada batelada
Soluo: tratamento do leite de lvedo comgua e c. Sulfrico
Vantagem: evita o preparo de um novoinculo por batelada
Recirculao de clulas
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Por meio de cortes
Inicia-se a fermentao num tanque A
Aps um estgio apropriado, parte docontedo transferido para um tanque B
Ambos os tanques so enchidos com o meio afermentar
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Os cortes podem ser empregados na fase decrescimento mais intensa (propagar o inculo)
Desvantagem:
rendimento
N de cortes imprevisvel
Por meio de cortes
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Objetivo: produzir cido ltico utilizando umamistura de m.o. presentes em guas residuaisde tratamento de gua e cascas de batatacomo fonte de nutrientes, em processo
fermentativo em batelada.
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Reatores em duas escalas: 0,8 L e 3 L.
Agitao de 500 rpm
35 C
A produo de cido ltico por sistema embatelada foi satisfatria
A metodologia apresentou-se uma alternativamais barata em relao aos mtodosconvencionais.
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FERMENTAO SEMI-CONTNUA
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Fermentao semicontnua
O processo fermentativo semicontnuo recebe esta denominao quandoo meio de fermentao e o inculo forem colocados no reator e asoperaes que se seguem obedecerem seguinte ordem:
Operao
n 1:
Aguarda-se o trmino da fermentao.
Operao
n 2:
Retira-se parte do meio fermentado, mantendo-se, no reatoro restante do mosto fermentado.
Operao
n 3:
Adiciona-se ao reator um volume de meio de fermentaoigual ao volume de meio fermentado retirado na Operaon 2.
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Fermentao semicontnua
Reinicia-se,desse modo, a
sequncia deoperaes acima
descrita, queser repetidaenquanto no
houver queda naprodutividadedo processo.
O meiofermentado no
retirado dofermentador naoperao n 2
serve de inculoao meio de
fermentaoadicionado naoperao n 3.
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Fermentao semicontnua
Com recirculao de clulas
Separao das clulas por centrifugao ou mesmo sedimentaono interior do prprio reator, enviando apenas o lquido fermentado
para a recuperao do produto.
Com isso h reduo dos custos, uma vez que no necessrio opreparo de um novo inoculo para cada batelada.
Sem recirculao de clulas
Ocorre quando h o preparo de um novo inculo a cada processo.
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Fermentao semicontnua
Sistemadescontnuoalimentado
Semicontnuo
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Objetivo
Avaliar as interaes entre Saccharomycescerevisiae e cepas selecionadas delactobacillus em relao viabilidades declulas, e a produo de cidos orgnicos e deetanol durante a fermentao.
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Metodologia e Resultados
Farelos de milho foram inoculados com levedurase cepas de lactobacilos selecionadas, efermentados em modo semicontnuo.
As taxas de fermentao etanlica e viabilidadesde levedura no foram afetados peloslactobacilos a menos que o triturado foi pr-cultivados com lactobacilos. Em seguida, o
crescimento das leveduras foi inibida e aproduo de etanol foi reduzida emaproximadamente 22%.
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Concluso
Leveduras inibiram a multiplicao de lactobacilos e istoresultou na reduo da produo de cidos actico elctico.
A natureza da auto regulao do sistema semicontnuo dalevedura permite recuperar, mesmo quando os lactobacilostinham um ponto de partida, e reduziu o tamanho dapopulao de Lactobacillus contaminante para um nvelque tinha um efeito sobre a taxa de insignificantefermentao ou produo de etanol.
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FERMENTAO DESCONTNUA
ALIMENTADA
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Fermentao descontnua alimentada
Fed batch
Reator preparado e inoculado, mas os
nutrientes concentrados so periodicamenteadicionados ao meio
No descontnuo a reao ocorre at que onutriente-chave tenha sido completamenteutilizado
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Fermentao descontnua alimentada
Controla-se aconcentraode Substrato
Metabolismomicrobianodeslocado
Acmulo doprodutodesejado
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Estratgias
1) Adio do mesmo meio usado na carga inicial
2) Adio de soluo do substrato limitante em []
igual a adicionada inicialmente
3) Soluo concentrada do substrato limitanteadicionada a uma taxa que 1 e 2
4) Soluo muito concentrada do substratolimitante adicionada a uma taxa que 1, 2 e 3
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Descontnua alimentada
Vantagens
Obteno de alta[] celular:
A presena desubstratos
inibitrios baixa
A de substratosindutores alta
Desvantagens
Risco maior decontaminao
Maior necessidade
de controle deprocesso devido a
adio de
nutrientes
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Introduo
A astaxantina um pigmento oxicarotenide de corvermelhoalaranjado presente no meio marinho.
A leveduraPhaffia rhodozyma, alm da glicose e xilose,fermenta outros acares (como a sacarose), quepodem ser obtidos a partir do amido, materiaislignocelulsicos, beterraba e cana de acar.
Objetivos: Testar tcnicas alternativas de fermentaopara aumentar o rendimento do processo pelamanuteno de baixa [ ] de acar
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Resultados
Cultivo 1 (Controle): Processo descontnuo, emcaldo de cana diludo 1:10 (20 g/L acarestotais) suplementado com uria a 1 g/L.
Cultivo 2: Alimentou-se com 2 mL de caldoconcentrado aps 48 e 72 horas de cultivo(Processo descontinuo alimentado)
Cultivo 3: Alimentando-se a cultura com o mesmovolume de caldo concentrado aps 48, 72 e 96horas (Processo descontinuo alimentado)
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Produo de astaxantina e de biomassa de Phaffia rhodozyma em sistema de cultivodescontnuo (cultivo 1), descontnuo alimentado aps 48 e 72 horas (cultivo 2) edescontnuo alimentado aps 48, 72 e 96 horas (cultivo 3)
Produtividade volumtrica de 0,024 mg astaxantina/L.h. em relao aos0,013 mg astaxantina/L.h. obtidos no cultivo controle, que no sofreualimentao da fonte de carbono
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Concluso
Aliando a utilizao do caldo de cana com aintroduo de um processo de fermentaodescontnuo alimentado para o cultivo dalevedura Phaffia rhodozyma, consegue-seaumentar a produtividade do processo em
84%, comparativamente ao cultivo controle.
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FERMENTAO CONTNUA
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Fermentao Contnua
Vazo controlada e constante: Meio de cultura;
Frao fermentada;
Volume constante.
Sistema em condies estveis:
Concentrao de clulas Quantidade de substrato Constantes.
Quantidade de produto
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Fermentao Contnua
Controle da vazo: Sistema de transbordamento:
Volume limitado pela capacidade do reator.
Sistema automtico: Controle das vazes com base na quantidade de
massa.
Fermentao contnua: Executada em um reator;
Executada em vrios reatores.
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Fermentao Contnua
Executada em um reator: Normalmente envolve reciclo de clulas;
Densidade celular;
Produo. Reciclo interno:
Operao no interior do reator Sedimentaoou filtragem
Reciclo externo: Operao de separao parte Centrfugas ou
filtros; Frao concentrada retorna ao reator.
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Fermentao Contnua
Vantagens: Reciclo interno assepsia do ambiente;
Mais vivel para a produo de enzimas e
antibiticos. Reciclo externo larga escala;
Mais vivel para o tratamento biolgico deresduos.
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Fermentao Contnua
Executada em vrios reatores: Mltiplos estgios;
Reatores acoplados em srie:
Alimentao nica; Alimentao mltipla;
Sistema de reciclo de clulas.
Vantagem:Ambientes diferentes para cada reator;
Crescimento celular formao de produto.
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Introduo
Processos fermentativos para a produo de
etanol:
Processo em batelada;
Processo descontnuo alimentado;
Processo contnuo.
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Introduo
Recirculao de clulas
Suporte: no adequado ;
Membranas;
Estirpes floculantes.
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Introduo
Estudos tericos mostraram que a utilizao
de reatores em srie diminuem os processos
inibitrios no processo. Sendo assim, o artigotem
como objetivo testar a produo de etanol
utilizando um sistema dois tanques equipados
para as recirculao da estiper floculenta.
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Experimental
Em um primeiro momento, a fermentao foi realizada
analogamente ao processo em batelada nos dois tanques:
80 g/L Sucrose;
Saccharomyces diastaticu;
pH 5, 35C e agitao 100 rpm.
Quando a concentrao de acar chegou a 10 g/L no segundo
reator, deu-se incio ao processo contnuo.
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Resultados
Produtividade:
80 g/L = 6,9 g/l . h-1
160 g/L = 7,5 g/l. h-1
200 g/L = 7,0 g/l. h-1
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Concluso
O sistema de fermentao contnua utilizando
um sistema com dois reatores e com recirculao
de clulas se mostrou eficiente para a produo de
etanol com diferentes quantidades de alimentao.
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Obrigado!