Formas de Condução de Um Processo Fermentativo

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



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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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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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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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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


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!

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