atividade complementar 5

Prévia do material em texto

Aluno (a): Yasmin Jaine Alves de Lucena - 916110364
ATIVIDADE 5 DE BIOENGENHARIA
1. No processo descontínuo, o mosto é colocado de uma só vez com o inóculo, atingido o máximo de produção, é finalizado o processo. Já no processo de batelada alimentada vai se adicionando gradativamente, a um fluxo que pode ser contínuo ou não, volumes do substrato de modo a se elevar o volume interno desse meio, ou pode-se iniciar com um volume elevado e ir diminuindo. E no processo contínuo, o substrato é adicionado continuamente de modo que a sua concentração fique constante e ao mesmo tempo, retira-se o mosto fermentado. A diferença do processo de batelada alimentada para o processo descontínuo convencional é a adição de substâncias ao longo da fermentação, e todo conteúdo só é retirado ao fim do processo, diferente da fermentação contínua. 
2. Biorreatores são equipamentos capazes de transformar matérias primas em produtos, utilizando biocatalizadores como células, enzimas ou microrganismos. Essa transformação normalmente dá origem a um processo fermentativo. 
3. Os biorreatores podem ser classificados quanto ao estado de agregação do substrato utilizado ou fase (submerso, semissólido ou sólido); quanto ao tipo de biocatalizador (células/enzimas livres ou imobilizadas) e quanto ao tipo de agitação empregada. 
4. 
a) Biorreatores agitados mecanicamente: o agitador é montado num eixo central do fermentador, possuindo, ao longo de sua altura, uma série de turbinas, as quais podem ser de diferentes tipos. Recomenda-se a sua utilização com um volume operacional de 75%, porque em alguns processos fermentativos ocorre espumamento e pressurização. É possível controlar a sua temperatura, possui baixo custo de operação, de fácil limpeza e sua construção é mais simples. Suas desvantagens são exigência de vedações, rolamentos, tempo ocioso de operação e necessita de um operador. 
b) Biorreatores agitados pneumaticamente: se caracterizam basicamente pela ausência do agitador mecânico, sendo a agitação do líquido efetuada apenas pelo borbulhamento de um gás no reator. Nos reatores air lift, a movimentação cíclica do líquido acontece através de dispositivos e arranjos internos construídos com esse propósito; possui baixa tensão de cisalhamento; apresenta loop externo ou interno; há uma maior homogeneização do meio; tem baixo custo energético; eficiência na adsorção de O2; facilidade de esterilização; possui baixo custo e remoção de calor. Suas desvantagens é o custo elevado com equipamentos; ineficiência na quebra de bolhas; sem antiespumante; variação interna de substrato e oxigênio e a separação do líquido do gás não é eficiente na presença de espuma. 
 
c) No biorreator de leito fixo não há movimentação da partícula nas quais o biocatalizador está imobilizado. Apresenta elevada conversão por unidade de massa; é uma operação contínua; não possui parte interna para montagem; tem baixo custo de operação; a célula/substrato é facilmente separada e opera a pressão e temperatura elevada. Suas desvantagens incluem a formação de gradientes de temperatura; ocorrência de reações paralelas; introdução das células; dificuldade na limpeza e variação na temperatura. 
d) Biorreatores com leito fluidizado: há movimentação intensa das partículas, sendo que a fluidização do leito pode ser feita por injeção de ar, gás inerte ou pela recirculação do líquido do reator; tem uniformização na mistura das partículas e dos gradientes de temperatura e opera em modo contínuo. Suas desvantagens são o elevado tamanho do biorreator; exigências de equipamentos de bombeamento; queda de pressão; possibilidade de aprisionamento das partículas e erosão interna dos componentes. 
5. A fermentação em batelada é a mais utilizada atualmente na obtenção de produtos fermentados, tais como cerveja, vinho, iogurte e picles. A fermentação descontinua alimentada é muito utilizada na fermentação alcoólica. E quanto ao modo de operação contínuo, a fabricação de leveduras constitui o seu principal exemplo de aplicação prática. As matérias primas geralmente utilizadas nas instalações industriais existentes são melaço e resíduos agrícolas e o tipo de levedura mais produzido é a Saccharomyces cerevisiae.
6. Operação em batelada: 
· Vantagens (Simplicidade de uso; Operabilidade e confiabilidade; Produção de metabólitos secundários que não estão relacionado ao crescimento celular; Possibilidade pequena de contaminação; Facilidade na identificação dos processos, o que gera certeza no histórico de cada batelada.) 
· Desvantagens (Envelhecimento da cultura; A produção de produtos tóxicos pode restringir o crescimento e formação do produto; As concentrações iniciais do substrato podem ter que ser limitado devido a problemas de inibição e efeitos de repressão, portanto afetando a quantidade de produto que pode ser obtido em um modo de operação simples; Variação entre as bateladas; Aumento de períodos não produtivos; Degradação e autólise das células.)
7. Operação em batelada alimentada:
· Vantagens (O controle da concentração do substrato limitante previne os efeitos da repressão catabólica, causada por substratos com alta concentração; Controle da velocidade de crescimento celular e demanda de oxigênio pelo controle de alimentação; Elevada densidade células; Redução da viscosidade do meio; Aumento da produção de metabolitos secundários não relacionados ao crescimento celular.) 
· Desvantagens (É requerido conhecimento detalhado do caminho de crescimento celular e da formação do produto, especialmente quando o controle por retroalimentação cíclico é utilizado; Deficiência de sensores on-lie confiáveis para determinação precisa de substrato em tempo real; Sem controle de retroalimentação, a alimentação é pré-determinada e portanto, não permite quaisquer flutuações dentro do bioprocesso, isto pode levar a incompatibilidade entre a velocidade de alimentação e o metabolismo da cultura;  O operador do processo deve ser qualificado e altamente treinado.) 
8. Operação contínua:
· Vantagens (Uniformização do caldo fermentado; Manutenção das células em um mesmo estado fisiológico, o torna o processo uma ferramenta para estudos de mecanismo de regulação metabólica e otimização da composição de meio de cultura; Possibilidade de associação com outras operações contínuas na linha de produção; Maior facilidade no emprego de controles avançados; Menor necessidade de mão de obra; Produtividade e a velocidade de crescimento celular são otimizados pela mudança na velocidade do fluxo de alimentação; Períodos longos de produtividade em menos tempo; Apresenta vantagens sobre as células imobilizadas, o que permite manter elevadas concentrações celulares no biorreator a baixas concentrações de substrato; Os efeitos das condições ambiente e físicos na fermentação são mais facilmente analisados; A evolução das culturas podem ser prontamente estudas.) 
· Desvantagens (Maior investimento inicial na planta; Possibilidade de ocorrência de mutações genéticas espontâneas, resultado na seleção de mutantes menos produtivos; Maior ocorrência de contaminações, por se tratar de um sistema essencialmente aberto, necessitando, de manutenção de condições de assepsia no sistema de adição e retirada de meio; Dificuldade de manutenção de homogeneidade no reator, quando se trabalha com baixas vazões, ou quando o caldo adquire comportamento pseudoplástico; Dificuldade de operação em estado estacionário em determinadas situações; O FDA não aceita o uso do sistema continuo de fermentação na produção de produtos terapêuticos (BPF).) 
9. O modo contínuo de operação de processos fermentativos pode é classificado em: 
· Quimiostato - Sistema de operação em que o substrato limitante é utilizado na restrição do crescimento celular; 
· Turbidostato - Sistema de operação em que não há limitação do substrato limitante e o meio contém todos os nutrientes requeridos em excesso; 
· Auxostato - Sistema de operação em que a velocidade de alimentação controla parâmetros físicos tais como pH e oxigênio dissolvido.