1. Docente: Prof. Jos Roberto Tavares Discente:Giullyanno de O. Felisberto Fermentao Descontnua UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E DA TERRA DEPARTAMENTO DE QUMICA Cuiab MT Junho/2014

2. Introduo As fermentaes descontnuas So tambm conhecidas por fermentaes por batelada ou processo descontnuo de fermentao. Neste tipo de processo fermentativo h a inoculao e a incubao do microrganismo desejado em uma soluo nutriente esterilizada, de tal forma a permitir que a fermentao ocorra em condies timas. Nada adicionado alm de oxignio (processo aerbio), cido ou base (controle de pH) ou antiespumante. Ao fim da fermentao ocorre o descarregamento da dorna e o fermentado segue para tratamentos finais. A dorna ento lavada e esterilizada para ser utilizada novamente. 3. Introduo Entre as caractersticas deste tipo de fermentao pode-se citar: Apresenta menores risos de contaminao, em comparao ao processo contnuo de fermentao; Condies de controle mais simples; Grande flexibilidade de operao; Possibilidade de realizar fases sucessivas no mesmo recipiente; Capacidade de identificar todos os materiais relacionados ao processo; 4. Introduo Se no houver adio de solues para controle do processo, nem perda de lquido por evaporao, o volume no decorrer da fermentao permanece constante; A fermentao descontnua pode levar a baixos rendimentos e/ou produtividade, caso o substrato adicionado no incio da fermentao exercer efeitos de inibio, represso, ou desviar o metabolismo celular a produtos que no interessam. 5. Inculo Inculo, p-de-cuba ou p-de-fermentao o volume de suspenso de microrganismo de concentrao adequada para garantir, em condies econmicas, a fermentao do volume do mosto. Figura 1 inculo de micorrizas micelio 6. Inculo Para que se obtenha um inculo com capacidade produtiva elevada, deve-se realizar a sua manuteno at sua propagao. Cria-se cepas do microrganismo com o objetivo de conservar sua viabilidade e capacidade reprodutiva, com o mnimo de divises celulares para evitar mutaes. Algumas destas tcnicas de manuteno: Secagem em terra, areia ou slica; Conservao em gar inclinado, limitando o metabolismo e respirao microbiana; Congelamento em congeladores ou em nitrognio lquido; Liofilizao para remoo de gua e clulas ou 7. Inculo Muitas empresas de fermentao possuem centros especializados que distribuem os microrganismos para suas fbricas localizadas nacionalmente ou, mesmo, internacionalmente. Paralelamente, fazem testes de viabilidade, de estabilidade gentica, alm de empregar metodologias para melhoramento gentico. 8. Inculo Figura 2 Representao esquemtica do preparo do inculo 9. Mosto O meio de cultura na fermentao industrial chamado de mosto, ou meio de fermentao.Ele influencia nas condies timas para o crescimento do microrganismo e formao do produto desejado, condies estas como pH, temperatura, nvel de oxignio dissolvido, entre outras. Deve possuir nutrientes requeridos para o crescimento celular: Elementos principais: (C, H, O, N); Elementos secundrios: (P, K, S, Mg); Vitaminas e hormnios; Traos de elementos: (Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn). 10. Mosto Alm disso, a composio do meio deve levar em conta a composio celular do microrganismo: 11. Mosto Sua quantidade no meio de cultivo ser uma funo de quanto se deseja produzir de microrganismo, ou de produto, levando em conta a relao estequiomtrica entre substrato e quantidade possvel de se produzir de clulas ou de produto. No entanto no se pode ter um mosto com concentraes elevadas de substrato, pois, nestas condies, pode se tornar inibitrio para o crescimento microbiano. 12. Mosto Tipos de Mosto: Meios naturais: (sucos de uvas, leite, caldo de cana, etc); Meios sintticos: (meios quimicamente definidos); Alguns substratos: (acares, melaos, soro de leite, celulose, amido, resduos como liquor sulftico e gua de macerao de milho, metanol, etanol, alcanos, leos e gorduras, etc.) 13. Classificao dos processos de fermentao descontnua Os processos de fermentao descontnua podem ser classificados de trs formas diferentes: Dorna recebendo um inculo, Processos com recirculao de microrganismos, Processo por meio de cortes. 14. Classificao dos processos de fermentao descontnua Dorna recebendo um inculo: Cada dorna recebe um microrganismo propagado a partir de uma cultura pura; Poucos riscos de contaminao; indicado para fermentaes com meios ricos e passveis de contaminao. 15. Classificao dos processos de fermentao descontnua Processos com recirculao de microrganismos: Reaproveitamento do inculo da cultura anterior; Espera-se que o microrganismo sedimente (cerveja), ou centrifuga-se o meio fermentado (lcool); Aumento no risco de contaminao em cada nova batelada; Necessidade de tratamento da suspenso de clulas, com gua e cido sulfrico, eliminando contaminantes e leveduras em degenerao. 16. Classificao dos processos de fermentao descontnua Processo por meio de cortes: Inicia-se o processo normalmente em uma Dorna A, quando a fermentao atinge a fase adequada passa-se a metade do volume da Dorna A, para uma Dorna B, at ento vazia, e ento se completa o volume das duas dornas; Os cortes podem ser feitos na fase de crescimento mais ativa, ou no final da fermentao; Eles podem ser feitos sucessivamente, mas podem sofrer srias quedas no rendimento do 17. Nmero de dornas Tendo em vista, o alto custo de um fermentador, bem como aperfeioar o espao que ocupa, necessrio definir o nmero de dornas para uma empresa produzir o que deseja. 18. Nmero de dornas F = vazo mdia de lquido fermentado que deve ser fornecido ininterruptamente ao setor de tratamentos finais; t1 = tempo necessrio para que o contedo de uma dorna fermente completamente; V= capacidade til de cada dorna; D =nmero de domas, de capacidade til V, necessrio para garantir a vazo F de lquido fermentado; td = tempo necessrio para se descarregar uma dorna; te = tempo necessrio para se limpar e carregar 19. Nmero de dornas O valor da vazo F depende dos seguintes fatores: a) da quantidade de produto final que se deseja obter na unidade de tempo; b) do rendimento dos tratamentos finais que devem conduzir ao produto desejado; c) da concentrao do produto final no lquido fermentado que, por sua vez, funo do processo de fermentao. 20. Nmero de dornas Se indicarmos com M a massa de produto final que interessa produzir em um tempo t, com r o rendimento dos tratamentos finais e com C a concentrao de produto final no lquido fermentado: 21. Nmero de dornas O valor mdio de t1, por sua vez, depende do processo de fermentao, enquanto que o tempo de descarga td pode ser calculado por: A capacidade til de cada dorna depende do fabricante. Para o dimensionamento da dorna, prope-se que te = td. Essa igualdade facilita a avaliao de D e pode ser, obedecida na prtica industrial. 22. Nmero de dornas Consideremos uma doma, que ser chamada de doma nmero 1, em incio de trabalho; no intervalo de tempo te=td, ela ser limpa e carregada; decorrido um intervalo de tempo t1, o lquido nela contido estar completamente fermentado e, aps outro intervalo de tempo td, ela se encontrar vazia e em condies de reiniciar seu ciclo de trabalho. Para que no haja interrupo de fornecimento de material fermentado ao setor dos tratamentos finais, quando terminar a descarga da doma nmero 1 dever existir outra (que ser indicada por doma nmero 2) pronta para ser descarregada. Quando a doma nmero 2 tiver sido descarregada, dever existir uma terceira em condies de iniciar sua 23. Nmero de dornas 24. Nmero de dornas Dever existir, portanto, um intervalo de tempo td separando o incio de funcionamento de duas dornas consecutivas. Nessas condies, tomando-se convencionalmente como instante zero oincio de trabalho da dorna nmero 1, a doma D dever comear a funcionar no instante (D-l)td. A ltima expresso em verde nos permite calcular o nmero de domas, desde que se conhea F, V e tf. 25. Referncias Adicionais http://www.ifsc.usp.br/~ilanacamargo/FFI0740/aul a7.pdf http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA7wAAF/f ermentacao-descontinua-x-continua http://www.debiq.eel.usp.br/~joaobatista/fermenta caoDEScontinua.pdf