Trabalho de biorreatores

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Biorreatores e Processos Fermentativos
Aula 4 – Profa. Dra Ilana L. B. C. Camargo Ciências Físicas e Biomoleculares IFSC - USP

Biotecnologia do bioprocesso tem três estágios:

Processo “Upstream”

Biorreatores e biorreação

Processo “Downstream”

Parte I

Estágios do processo produtivo
Bioprocesso – aplicação industrial de reações ou vias biológicas mediadas por células vivasinteiras de animais, plantas ou microrganismos, ou enzimas sobre condições controladas para a biotransformação de matérias primas em produtos. Produto – alimento, medicamento ou composto industrial Bioprocesso também pode ocorrer sem resultar em um produto direto – biorremediação, desintoxicação de resíduos ou de efluentes com ou sem subproduto ou derivados

Escala laboratorial

Escalaindustrial

Biorreatores, reatores bioquímicos, reatores biológicos são os reatores químicos nos quais ocorrem uma série de reações químicas catalisadas por biocatalisadores

Enzimas

Células vivas

Reatores enzimáticos Reatores bioquímicos

Biorreatores Reatores Biológicos

Biorreatores

Sistema não asséptico – onde não é absolutamente necessário se operar com culturas inteiramente puras(sistemas de descarte de efluentes);

Sistema asséptico – onde as condições de assepsia são prérequisitos para a formação do produto com sucesso;

Nem todo processo de fermentação precisa ser livre de contaminações!!
Produção caseira dos vinhos

Antigamente, a maceração das uvas era feita com os pés!!

Nem todo processo de fermentação precisa ser livre de contaminações!!
Produçãoartesanal de queijo, vinho, vinagre, iogurte e cerveja, muitas vezes eram processadas satisfatoriamente, mesmo sob condições precárias de assepsia

Queijo de leite de búfala

http://www.viagemesabor.com.br/noticias/roteiros/br/norte/para/marajo

Tanque de maceração das uvas Produção de vinhos (Hoje: prensa hidráulica) Quanto mais controle se tem sobre o processo de fermentação, maior é afacilidade em se manter a qualidade e garantir a reprodução do processo.

Maceração das uvas Hoje: prensa hidráulica

Dióxido de enxofre (conservante)

Biorreator ou fermentador

Biorreator ou fermentador
Variação em forma e tamanho dependendo da aplicação O design do biorreator depende de um número de fatores que incluem: -Tipo de células -Tipo de reação metabólica -Informação sobre atransferência de massa e calor -Viscosidade e homogeneização

Tamanhos: -Frascos agitados (erlenmeyers): 100 – 1.000 mL -Fermentadores de bancada: 1 L – 30L -Fermentadores piloto: 100 – 1.000 L -Fermentadores industriais: 1.000 – 1.000.000 L Também podem ser bandejas, garrafas (fermentação sólida), colunas (imobilização células ou enzimas)

Biorreator ou fermentador
Escala laboratorial ~1LBiorreator de bancada
http://www.faperj.br/boletim_interna.phtml?obj_id=3930

Biorreator ou fermentador
1943 – EUA, Primeira planta industrial de fermentação para produção de penicilina em fermentadores de aço-carbono de 54 m3 •Reatores em aço-carbono •Sistemas de agitação e aeração •Fundo e esterilizáveis tampa torriesféricos

•Entrada para a adição de inóculo •Antiespumante •Coleta de amostras•Descarga e saída dos gases formados durante a fermentação, etc.

Biorreator ou fermentador
Padrões de materiais usados nos fermentadores sofisticados: Todos os materiais que estão em contato com as soluções ou com a cultura do organismo devem ser resistentes à corrosão para prevenir a contaminação do processo com traços de metais; Não podem ser tóxicos pois se houver alguma dissolução domaterial ou componente não haverá inibição do crescimento da cultura; Inspeção visual do meio e cultura é uma vantagem, por isso deve haver materiais transparentes quando possível O sistema de agitação, portas de entrada e de saída devem ser rígidas o suficiente para não deformar ou quebrar sob estresse mecânico; Materiais precisam suportar repetidas esterilizações por vapor em alta pressão;...
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