Biorreatores

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Principais etapas de um processo biotecnológico

Matéria-prima (adequadibilidade ao processo,abundância e custo)

Rastreio e seleção de microrganismos com a atividade desejada

Conservação da estirpe industrial

Processos de melhoramento das estirpes

downstream

Esterilização

Biorreator

Separação e purificação do produto

upstream

Controle do processo

PRODUTO FINAL Seleção de microrganismos para uso Industrial Procura de microrganismos adequados para um processo particular (Isolamento e identificação de microrganismos com a atividade desejada) - a partir do meio Ambiente (solo, água, etc.) Eventual melhoramento de estirpes interessantes: Engenharia Genética; Mutagénese - seleção de mutantes espontâneos ou induzidos)

- Maximizar o rendimento do processo
-Produtos com características melhoradas - Produtos novos Estirpes adequadas são conservadas (e, eventualmente, patenteadas) - em coleções de culturas nacionais e internacionais (ex. American Type Culture Collection – ATCC, INCQS - FIOCRUZ

técnicas de conservação

- Transferência periódica
- Congelamento (-70ºC) - Ultra-congelamento (-196ºC, N2 liquido) - Liofilização

Manutenção demicrorganismos viáveis no Laboratório e em Coleções de Culturas

Várias metodologias permitem a manutenção de culturas viáveis, não contaminadas e inalteradas nas suas propriedades durante períodos de tempo mais ou menos longos:
•Transferência ou sub-cultura periódica em rampas ou placas de Petri contendo meio sólido (viabilidade: semanas)

* Congelamento (viabilidade:anos) - em Freezer - 20°C -em Nitrogênio líquido (-196ºC) - em Ultrafreezers (- 70ºC)

• Liofilização: desidratação das células por sublimação de água congelada, sob vácuo. (viabilidade: anos; décadas)

Biorreator: equipamento central do processo fermentativo onde ocorrem as reações de transformação dos substratos nos produtos de interesse através da ação de microrganismos. Também chamados de fermentadores. O processofermentativo se divide em três etapas básicas: - Upstream: preparo de meio e material, esterilização. - Fermentação: transformação substrato em produto - Downstream: separação de células, isolamento, purificação e concentração do produto Os biorreatores podem variar em forma e tamanho dependendo da aplicação: - frascos agitados (erlenmeyers ): 100-1000 mL - fermentadores de bancada : 1 L – 30 L -fermentadores piloto: 100 – 1000 L - fermentadores industriais : 1000 – 1.000.000 L Também podem ser bandejas , garrafas (fermentação sólida), colunas (imobilização células ou enzimas).

Produção industrial de células de levedura (Saccharomyces cerevisiae) – estágios na produção e produtos finais

Exigências básicas de um biorreator :

condições adequadas de mistura (uniformidade nadistribuição nutrientes,
aeração e baixo cizalhamento)

condições adequadas de pH e temperatura design adequado para permitir facilidade de operações (compatibilidade com
operações de upstream e downstream)

Fatores fisico-químicos que devem ser considerados em uma fermentação industrial 1.- Oxigênio 2. Temperatura 3.- pH

Oxigênio: é um dos substratos gasosos mais importantes para o metabolismomicrobiano. Não é um gás muito solúvel em água, sendo que uma solução saturada contém aprox. 9 mg/L e devido aos ingredientes do meio de cultivo a saturação é ainda menor. Portanto é necessário injetar ar no meio de cultura durante o processo fermentativo.

Outros fatores importantes Agitação e mistura: uma fermentação microbiana pode ser considerada um sistema de três fases. 1. fase líquida:contém sais, substratos e metabólitos dissolvidos. Pode também possuir substrato imiscível em água. 2.- fase sólida: consiste nas células, substratos ou produtos insolúveis. 3.- fase gasosa: oxigênio, CO2 .

Uma agitação adequada é essencial em uma fermentação pois proporciona os seguintes efeitos nas três fases:

1.- Dispersão do ar no meio de cultivo 2.- Homogeneizacão, para igualar a...
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