UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGCENTRO DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOSENGENHARIA BIOQUMICAPROFESSOR: Anglica S. Vieira

PROCESSOS FERMENTATIVOS

Tipos de Fermentao e suas Aplicaes

Acadmica: Gabriela Espindola Amorim Ojeda RA: 67577

Maring PR Julho de 2015

1. INTRODUO

Do ponto de vista bioqumico, podemos dizer que processos fermentativos so aqueles onde um produto do metabolismo microbiano o composto de interesse. Ocorrem uma srie de reaes qumicas catalisadas por biocatalisadores, que podem ser enzimas (processo enzimtico) ou clulas vivas (processo fermentativo), microbianas, animais ou vegetais.De acordo com Damaso e Couri (2012), durante o processo fermentativo, vrios fatores precisam ser monitorados, como a concentrao do meio, das clulas, pH, temperatura, agitao e aerao. Dependendo do processo, o produto pode ser liberado dentro da clula (intracelular) ou fora dela (extracelular). Esta diferena modifica os tratamentos finais do produto, pois, para os intracelulares, h a necessidade de rompimento da clula e o produto deve ser separado do material celular, o que dificulta e eleva o custo de seu processo de recuperao. Para os extracelulares, a recuperao mais fcil, apenas uma filtrao necessria.Existem 4 tipos de fermentao, de acordo com o modo de operao:1) Descontnuo com um inculo por tanque com recirculao de clulas

2) Descontnuo alimentado sem recirculao de clulas com recirculao de clulas

3) Semicontnuo sem recirculao de clulas com recirculao de clulas

4) Contnuo executado em um reator (com ou sem recirculao de clulas) executado em vrios reatores (com ou sem recirculao de clulas)

Por circulao de clulas entende-se o reaproveitamento dos microrganismos da batelada anterior, evitando o preparo de um novo inculo para cada batelada. Para isso, emprega-se a separao das clulas por centrifugao ou espera-se a sedimentao das clulas no interior do reator. Sendo assim, apenas o lquido fermentado enviado para recuperao do produto, o que significa um menor custo de processo. importante manter as condies de assepsia para evitar o risco de contaminao entre as bateladas, e tambm certificar-se de que o microorganismo esteja suficientemente ativo para a sntese de novos produtos.

1.1 FERMENTAO DESCONTNUA (OU BATELADA)Nesse tipo de fermentao, o volume adicionado inicialmente mantido constante durante todo o processo, pois nenhuma soluo adicionada, o que o torna um dos processos fermentativos mais simples. Os microrganismos so inoculados no meio de cultura, dentro do bioreator, e assim que a fermentao acaba, o meio fermentado retirado e segue para os tratamentos finais. Devido isso, a limpeza dos reatores onde a fermentao ocorre realizada com maior frequncia, pois para cada batelada, necessria a limpeza e esterilizao da mesma. Portanto, tem alto custo de manuteno. Alm disso, tem baixo rendimento, pois como o substrato adicionado de uma s vez, podem ocorrer efeitos de inibio do substrato no produto. H tambm um tempo morto, que leva em considerao o tempo de carga, descarga e lavagem do bioreator, que no est sendo utilizado no processo fermentativo. Apesar disso, esse o processo mais utilizado na indstria de alimentos, e responsvel pela produo de picles, cerveja, vinho, iogurte. Um diagrama desse processo est representado na Figura 1.

Figura 1 Fermentao Descontnua

1.2 FERMENTAO DESCONTNUA ALIMENTADA (OU BATELADA ALIMENTADA)Nesse processo, inicialmente introduz-se os microrganismos inoculados e somente aps isso uma corrente de alimentao adicionada ao biorreator, sem que o efluente e as clulas sejam removidas do sistema. Assim que a fermentao interrompido, todo o produto (meio fermentado) retirado. Essa operao recomendada para minimizar os efeitos da inibio por substrato ou produto.Esse tipo de processo geralmente empregado para produo de leveduras, glicerol, acetona, cido ltico e outros materiais, devido ao melhor controle do processo de fermentao e utilizao dos componentes do meio de forma mais eficiente. Esse tipo de fermentao muito utilizado porque minimiza os efeitos do controle do metabolismo celular (represso catablica, induo, retroinibio) e da formao de produtos de metabolismos txicos, assim como previne a inibio ocasionada por substratos. Um diagrama desse processo est representado na Figura 2.

Figura 2 Fermentao Descontnua Alimentada

1.3 FERMENTAO SEMICONTNUANa fermentao semicontnua, o meio de cultura e os microrganismos inoculados so colocados no bioreator e, ao fim do processo de fermentao, retira-se parte do meio fermentado, e o restante mantido no reator. Ento, adiciona-se um volume de meio de cultura igual ao volume retirado anteriormente. Ou seja, o fluxo de entrada do meio de fermentao e o fluxo de sada do meio fermentado so intermitentes, e o meio fermentado mantido serve de inculo para a prxima batelada. Esse processo repetido at houver queda de sua produtividade. Antigamente, a fermentao semicontnua era utilizada na fabricao de vinagres a partir de vinho e tambm na fermentao do cacau. Atualmente, tem poucas aplicaes. Um diagrama desse processo est representado na Figura 3.

Figura 3 Fermentao Semicontnua .

1.4 FERMENTAO CONTNUANa fermentao contnua, durante todo o tempo de operao ocorre entrada de uma corrente de alimentao e sada de produto. O volume constante de lquido no bioreator deve sempre ser mantido para que o sistema atinja a condio de estado estacionrio, onde a concentrao celular, de substrato e de produto sejam constantes ao longo do tempo de operao. Na prtica, esse volume constante quase impossvel de ser obtido, devido dificuldade em se manter vazes iguais de entrada e sada e tambm devido formao intensa de espuma durante o processo. Alguns sistemas para minimizar esse tipo de problema devem ser empregados para se manter a eficincia da fermentao, como por exemplo o uso de um ladro, que consiste em um processo de retirada de lquido por transbordamento ou o uso de bombas de alta vazo na sada, acionadas intermitentemente.Esse processo permanece por muito mais tempo em atividade e tambm elimina o tempo morto que acontece na fermentao descontnua, gerando um grande volume total processado, e otimizando a produtividade. Devido isso, possui muitas aplicaes, sendo utilizado na fermentao alcolica e tratamento de resduos de indstrias alimentcias em geral. Um diagrama desse processo est representado na Figura 4.

Figura 4 Fermentao Contnua, onde F (alimentao); S (concentrao do substrato), X (concentrao de substrato) e P (concentrao de produto) 2. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CAMARGO, I. L. B. C. Biorreatores e Processo Fermentativos: Formas de Conduo dos Bioprocessos. Disponvel em: . Data de acesso: 25/07/15.

DAMASO, M. C. T., COURI, S. Fermentao. Agncia Embrapa de Informao Tecnolgica. Braslia, DF. 2012.

FERREIRA, E. Contribuio para o estudo da otimizao da fermentao alcolica operando em batelada-alimentada. 2005. 86 f. Dissertao (Mestrado em Engenharia Qumica) Faculdade de Engenharia Qumica, Universidade Estadual de Campinas, So Paulo. 2005

SCHMIDELL, W., LIMA, U. A., AQUARONE, E., BORZANI, W. Biotecnologia Industrial Engenharia Bioqumica. Volume 2. Editoda Edgard Blucher