Produção ácido lático

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Produo de cido LcticoDISCIPLINA: BIOQUMICA INDUSTRIAL LUCIANA S. GULHOTE RA:270245 JAQUELINE PIRES RUIZ RA: 283479 WANIA AP. CHRISTINELLI RA:270288 YARA MARTINS RA:283444

Prof. Patrcia

Novembro 2009

Introduoy Primeiro cido orgnico a ser fabricado

industrialmente por fermentao em 1880

y Atualmente, produzido, principalmente, a partir

de glicose de milho, melaos, soro e de queijos.

y Subproduto "txico" gerado no decorrer do ciclo

de ressntese do ATP no organismo

Caractersticasy Apresenta Isomeria ptica y

D-cido ltico e L-cido ltico (atividade fisiolgica)

Aplicaesy Como acidulante em produtos alimentcios y Na forma de lactatos so usados na indstria

farmacutica e de cosmticos

y Fabricao de polmeros (biodegradveis,

termoplsticos e transparentes)

Aplicaes- Alimentosy Usado como acidulante y Fabricao de extratos, essncias, sucos de frutas, e

refrigerantes

y empregado, ainda, na conservao de carnes, de

vegetais e de peixe

Aplicaes-Polmerosy So biodegradveis e termoplsticos y Transparentes e sua decomposio pode ser

ajustada pela composio e peso molecular

y Apresentam propriedades semelhantes aos

derivados de petrleo

Aplicaes-Polmerosy Medicina

Usado em suturas e implantes ortopdicos Polmeros bioreabsorvveis: requererem um menor tempo para sua completa degradao, implicando menor probabilidade de reaes adversas. So metabolizados e posteriormente eliminado na forma de CO2 e H2O

Sntese de poli (L-cido lctico-co-cido gliclico), (PLGA)

Aplicaes- Polmeros

Indstria de Alimentosy Obteno de vegetais fermentados: pickles,

azeitonas, forragem para gado.

y Leuconostoc, Streptococcus lactis, S. diacetilactis e

L. cremoris: so usados como fontes de flavorizantes na indstria de lacticnios e so responsveis pelas diferentes caractersticas conferidas manteiga, queijos e iogurtes (produode diacetil)

Indstria de Alimentos: Aspectos Negativosy Produo de acidez e aromas indesejveis (diacetil)

em: vinhos, sucos, cervejas e outras bebidas destiladas (Pediococcus perniciosus e P. damnosus, encontrados na cerveja)

y Sntese de biopolmeros por Leuconostoc

mesenteroides, consome sacarose na indstria aucareira, reduzindo o rendimento e provocando o entupimento de filtros, bombas e tubulaes

Obteno do cido Ltico

y Sntese Qumica

yFermentao

Obteno

Sntese Qumica

Obteno: Sntese Qumicay Adio de cido ciandrico CH3CHO + HCN CH3CHOHCN (Lactonitrila) y Hidrlise por cido slfurico CH3CHOHCN + H2O + H2SO4 CH3CHOHCOOH (c. Ltico) + (NH4)2SO4 y Esterificao CH3CHOHCOOH + CH3OH CH3CHOHCOOCH3 (Metil Lactato) + H2O y Hidrlise por gua CH3CHOHCOOCH3 + H2O CH3CHOHCOOH + CH3OH

Obteno

Fermentao

FermentaoDEFINIO y Fermentao lctica o processo metablico no qual carboidratos e compostos relacionados so parcialmente oxidados, resultando em liberao de energia e compostos orgnicos, principalmente cido lctico

Matrias primas empregadas na fermentaoy Soro de queijo y Melao y Glicose de milho y Resduos da indstria de papel e polpa de celulose y Substratos: glicose, lactose, sacarose

y amilceos (milho, batata e mandioca) - pr-

hidrlise enzimtica

Obteno: Fermentaoy Bactrias cido Lcticas

Anaerbias aero tolerante que crescem prontamente na superfcie de um meio slido exposto ao ar Podem ser classificada em dois tipos, de acordo com a quantidade de produtos orgnicos formados: HOMOLCTICA HETEROLCTICA

Bactrias e Produtos Formadosy 1. Bactrias Homolcticas : Produzem somente

cido lctico como produto da fermentao Rendimento: 2 mol ATP/mol de glicose Gneros :Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus e

Vagococcus, assim como alguns Lactobacillus, e so muito importantes para a formao de acidez em laticnios.

Bactrias e Produtos Formadosy 2. Bactrias Heterolcticas :Produzem vrios

produtos na fermentao(lactato, dixido de carbono e etanol )

So mais importantes do que as homolcticas na produo de componentes de aroma e sabor, tais como o acetilaldedo e o diacetil Rendimento energtico: 1 mol ATP / mol de glicose

Bactrias e Produtos Formadosy Heterofermentadores so Leuconostoc, Oenococcus,

Weissela, Carnobacterium, Lactosphaera e alguns Lactobacillus. y Formao de diacetil a partir de citrato na indstria de alimentos fundamental para a formao de odor y Exemplo: na fabricao de manteiga.

FASESy A fermentao lctica, assim como a alcolica,

realiza-se em duas fases:

y 1-GLICLISEy

2-FERMENTAO LCTICA

Fases da Fermentaoy Gliclise

-Ocorre em 2 estgios -No total, possui um rendimento de 2 ATP por molcula de glicose Reao Global Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

2 Piruvato + 2

Fases da Fermentaoy Fermentao Lctica

Aps a gliclise, a reduo do piruvato catalisada pela enzima lactato-desidrogenase. O equilbrio global dessa reao favorece fortemente a formao de lactato

Principais Microorganismos Empregados Industrialmentey - Para a produo do cido ltico, so as bactrias

homolticas do gnero Lactobacillus e Streptococcus. - A espcie escolhida depende do carboidrato disponvel e da temperatura a ser empregada:

o Lactobacillus delbrueckii: temperatura na faixa de

45 - 50C; o Streptococcus lactis: temperatura ao redor de 30C;

Lactobacillus delbrueckii

Streptococcus lactis

Meio Fermentativoo Principais substratos: glicose, lactose e sacarose. o Podem ser obtidos tambm a partir de soro do

queijo, melao, glicose de milho e de resduos das indstrias de papel e polpa de celulose.o A concentrao de acares ajustada na faixa de 5

a 20% de acordo com o microrganismo e a matriaprima.

Queijoy Bactrias: lactobacillus, Streptococcus, em culturas puras

ou mistas. y Produzem cido lctico e outras substncias que contribuem para o aroma, para O aumento da acidez que provoca a coagulao das protenas do leite.

Iogurtey O catabolismo da lactose pelo Streptococcus thermophilus

e Lactobacillus resulta principalmente na produo de cido lctico y Equao: C12H22O11 + H2O --> 4 C3H6O3 lactose cido lctico

Tempo de Fermentao

o A fermentao se completa mdia de 5 a 7 dias

o A mdia de 85 a 90% em relao ao acar

consumido (fermentado).

Controle de Fermentaoy Microbiolgico:

y Qumico: Acar( inicial e final), acidez, peso de

produto obtido (lactato)

Processo Industrial

Processo: FASE LABORATORIAL

y Preparao do P DE CUBA. y Inocula-se o mosto com uma cultura pura. y Feita em um meio estril. y Incubao: 24h a 43C ou 30C

Processo: FASE INDUSTRIAL

y Tanque germinador:

mesmas caractersticas da dorna industrial, porm menor.

Processo: FASE INDUSTRIALy Os tanques de fermentao so construdos em

madeira ou em ao inoxidvel.

y No fundo do tanque, existe um tubo perfurado que

permite a injeo de vapor direto para aquecer e/ou regular a temperatura.

y Manter 43C durante as 42h do processo y Os tanques devem ser limpos a cada fermentao.

Processo: FASE INDUSTRIAL

A cada 6 h, coloca-se uma suspenso de hidrxido de

clcio para o controle de pH (acidez < 0,6%).

pH mais favorvel entre 5,0 e 5,8: Controla o

crescimento de microrganismos contaminantes.

Ao final do processo a concentrao de acares est

por volta de 0,2%.

Processo: FASE INDUSTRIAL Para a separao do cido Ltico, eleva-se o pH at 12,

usando-se lixvia de clcio;

Fermentao e Neutralizao

C6H12O6 + Ca(OH)2 (2CH3CHOHCOO-)Ca2+ + 2H2O

O lactato de clcio obtido precipitado separado por

filtrao;

Processo: FASE INDUSTRIAL O cido ltico recuperado por separao com cido

sulfrico;

Hidrlise por H2SO4 2(CH3CHOHCOO-)Ca2+ + H2SO4 2CH3CHOHCOOH + CaSO4

Pode-se adicionar carvo adsorvente,

para melhorar a cor do produto .

Processo: FASE INDUSTRIALy O cido ltico separado posto para reagir com

lixvia de clcio.

y Recuperao: filtra-se o lactato de clcio, lava-se e

concentra-se.

Pode-se adicionar carvo adsorvente,

para melhorar a cor do produto .

Processo: FASE INDUSTRIAL

y Recuperao e purificao y 3 processos alternativos

Extrao Troca ionica esterificap

Processo: FASE INDUSTRIALEXTRAO COM SOLVENTE CIDO LTICOy Obteno de cido ltico a 50% e 80% y Usado para fins alimentcios

Processo: FASE INDUSTRIALCOLUNA DE CONCENTRADOR TROCA IONICAy Concentrao de 50% e 80% y Utilizado para plsticos

CIDO LTICO

Processo: FASE INDUSTRIALESTERIFICAO DESTILAO HIDRLISEy Obteno de cido ltico grau USP, 75% e 85%

Processo: FASE INDUSTRIAL

y Esterificao

CH3CHOHCOOH + CH3OH CH3CHOHCOOCH3 + H2O

y Hidrlise por H2O

CH3CHOHCOOCH3 + H2O CH3CHOHCOOH + CH3OH

Fermentao Extrativay A produtividade e o rendimento podem ser aumentados

com a retirada do cido ltico do meio reacional:

y Fermentao Extrativa:

rendimento = 0,99 g/Ly Batelada Convencional:

produtividade = 1,67 g/L/h

rendimento = 0,83 g/L

produtividade = 0,31 g/L/h

Referncias

y LIMA, U. A.; AQUARONE, E.; BORZANI,W. Biotecnologia:

Tecnologia das fermentaes. V.1, Editora Edgard Blucher Ltda., So Paulo, 1975, 286p.

y ROITMAN, I.; TRAVASSOS, L. R.; AZEVEDO, J. L. Tratado

de microbiologia. V.1, Editora Manole Ltda., So Paulo, 1988, 186p.

y http://www.unicamp.br/fea/lsfm/cursos/ta918_13.html

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