Pré-relatório Centro de Massa

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ
CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Ana Beatriz Fassina Ladeia
Flávia Cristina de Carvalho
Gabriel Sanches Crubellato
Leticia Canhizares Macedo
Vinicius Dekkers Carneiro
CINÉTICA
Pré-relatório apresentado à disciplina de Laboratório de Engenharia Química III. 
Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus de Toledo.
Prof. Monica Lady Fiorense.
TOLEDO – PR
2022
Sumário
1.	INTRODUÇÃO	3
1.1.	APLICAÇÕES PRÁTICAS ATUAIS	3
1.2.	OBJETIVOS DO EXPERIMENTO	5
1.3.	IDENTIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS QUE SERÃO MEDIDOS/AVALIADOS DURANTE A PRÁTICA	5
1.4.	EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS CONHECIDAS PARA ALCANÇAR OS OBJETIVOS	5
BIBLIOGRAFIA	8
1. INTRODUÇÃO
A levedura é uma variedade de microrganismo que tem estado com o homem há séculos, cerca de 30 mil anos. Atualmente, devido a sua diversidade de atividades biológicas, as leveduras se tornam fortes candidatas a uma ampla gama de aplicações, dentre elas a fermentação. (HUGHES, 2014).
O processo denominado fermentação alcoólica é aquele em que leveduras e algumas bactérias fermentam açúcares, produzindo álcool etílico e gás carbônico. Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microrganismos, com destaque para os determinados “fungos de cerveja”, da espécie Saccharomyces cerevisiae, a qual utilizaremos nesse experimento. Na cinética se estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam, assim como a possibilidade de controle para obtenção de reações mais lentas ou mais rápidas, sendo importantes para que se possa interferir quando necessário. Nas indústrias esse processo é muito interessante, visando acelerar reações que ocorrem muito lentamente. A leveduras são os micro-organismos mais importantes na obtenção do álcool por via fermentativa. O gênero Saccharomyces é um dos grupos mais estudados pela comunidade cientifica, esse interesse é a função de ampla aplicação desses micro-organismos na indústria de biotecnologia. (ANDRIETTA, 2006). 
A cinética de processos microbianos quantifica a taxa de crescimento celular, de consumo de substrato e a formação de produtos e demais parâmetros relacionados, e também avalia a influência de fatores externos como pH, temperatura, inibidores e etc. A cinética da fermentação alcoólica é um assunto de interesse tendo em vista seu potencial industrial e econômico (LIMA, 2001). 
1.1. APLICAÇÕES PRÁTICAS ATUAIS
Visto a importância de conhecer a cinética do crescimento de leveduras, sendo que podem ser responsáveis pela eficiência ou fracasso da etapa de fermentação e consequentemente das etapas subsequentes, deve-se então, operar em condições que proporcionem o melhor custo-benefício, sendo que elevadas temperaturas podem resultar na morte microbiana, trazendo percas na produção e financeiras. 
Alguns exemplos de aplicabilidade e análise do crescimento de leveduras são na produção de pães, de bebidas alcoólicas como vinho, cerveja, uísque e rum e na produção de biocombustível, como o etanol, também são utilizados em indústrias de cosméticos e fármacos. Na produção de pães, pode ser empregado o processo de fermentação alcoólica, por meio da levedura Saccharomyces cerevisiae, na qual realiza um processo anaeróbico para transformação de uma substância em outra, sendo assim, neste caso, o amido é quebrado da farinha em gás carbônico e álcool, sendo eles evaporados quando são colocados no forno, estes são os responsáveis pela maciez, porosidade, sabor e aroma do pão. Já no vinho, as leveduras consomem os açucares transformando em álcool, sendo de grande importância um bom controle de temperatura, para facilitar o crescimento de microrganismos e extrair sabor e cor das cascas de uva. De maneira análoga, na produção de cerveja a levedura também consome os açucares dos cereais produzindo gás carbônico e álcool, alguns estes e ácidos que transmitem o sabor característico da cerveja. 
Já na usina de etanol, as leveduras são inseridas na dorna de fermentação também transformando açúcar em gás carbônico e álcool, além disso enzimas são acrescentadas para atuar como catalisadores. Este processo, naturalmente aquece o fluido e para impedir que as temperaturas aumentem, são necessários trocadores de calor, para controlá-las. No momento da escolha da levedura alcooleira é necessário avaliar a tolerância ao álcool, sendo acima de 10%, pois a baixa tolerância, limita o rendimento e produtividade, durante a fermentação, além disso, é necessário que possua certa resistência de dominância perante contaminantes e apresente estabilidade fisiológica para suportar oscilações no processo industrial (FAVONI et al, 2018). 
De maneira geral, cada processo possui uma necessidade diferente, onde determinadas condições podem ajudar ou prejudicar a cinética do crescimento das leveduras, sendo assim, é essencial avaliá-las. 
1.2. OBJETIVOS DO EXPERIMENTO
	 
A presente prática possuiu como objetivo elucidar alguns dos diferentes métodos existentes para o monitoramento do processo fermentativo, os quais focam na determinação da quantidade de células e do consumo do substrato.
1.3. IDENTIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS QUE SERÃO MEDIDOS/AVALIADOS DURANTE A PRÁTICA
Vamos analisar os seguintes parâmetros durante a prática
· Demonstrar experimentalmente o estudo da cinética do crescimento microbiano, até obter todas as fases do crescimento. 
· Quantificar o volume da cultura que se encontram no meio;
· Avaliar o processo fermentativo determinando a quantidade de células e do consumo do substrato; 
· Realizar a leitura da absorbância das amostras no espectrofotômetro; 
· Quantificar a massa celular através da gravimetria; 
· Quantificar a massa celular seca através do método descrito pela AOAC;
· Quantificar o teor de açúcares redutores por meio de analítico e método colorimétrico ácido 3-5 dinitrosalícilico (DNS);
· Avaliar a formação da proteína microbiana;
· Estimar a concentração de etanol no meio a partir do teor de açúcares redutores;
1.4. EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS CONHECIDAS PARA ALCANÇAR OS OBJETIVOS
Para que possa ser alcançado os objetivos da prática, realiza-se o monitoramento da cinética de crescimento, por meio da inoculação e retiradas de amostras, que consiste em uma contagem de viáveis por meio de diluições em série da amostra. Após este procedimento, é necessário ler a absorbância das amostras em um espectrofotômetro, representado pela Figura 01.
Figura 01. Espectrofotômetro.
Fonte. https://www.lojabunker.com.br/espectrofotometro-vis-325-a-1000nm.
Além disso, para as determinações analíticas, realiza-se a estipulação da massa celular por gravimetria, com o intuito de estabelecer a quantidade de um elemento ou composto da forma mais pura possível. Para tal, pela metodologia de Olsson e Nielsen (1997), utiliza-se um forno micro-ondas (Figura 0Y), para que a membrana contendo a amostra filtrada for seca.
Figura 02. Forno micro-ondas.
Fonte. https://www.madeiramadeira.com.br/micro-ondas-panasonic-nn-st25jwrun-150w-branco-220v-1774223.html.
Consequentemente, para estimar a massa seca, utiliza a metodologia de AOAC, em que utiliza a centrífuga (Figura 03) para separar o sobrenadante do precipitado e a estufa (Figura 04) para secar a biomassa celular.
Figura 03. Centrífuga.
Fonte. https://medicaonet.com.br/servico/centrifuga.
Figura 04. Estufa.
Fonte. https://www.lojanetlab.com.br/equipamentos-para-laboratorios/estufas-para-laboratorio/estufa-digital-de-esterilizacao-e-secagem-comprar.
Para a determinação do teor de açúcares redutores, utiliza-se o fundamento de desidratação por uso de ácidos concentrados, com posterior coloração de compostos. Para tal, utiliza-se o agitador (Figura 05) para a completa dissolução da solução e o espectrofotômetro para a leitura da curva padrão para obter a concentração dos açúcares redutores.
Figura 05. Agitador.
Fonte. https://www.usinainfo.com.br/outros-produtos/barra-magnetica-peixinho-com-anel-central-20mm-5830.html.
Por fim, para a análise de proteína microbiana, utiliza-setambém o espectrofotômetro para determinar a curva padrão e com isso determinar as características da proteína microbiana.
BIBLIOGRAFIA
ANDRIETTA, C STECKELBERG, SR ANDRIETTA. Revista Multiciência: Construindo a História dos produtos naturais, 1-16, 2006.
Hughes G. Cerveja feita em casa: tudo sobre os ingredientes, os equipamentos e as técnicas para produzir a bebida em vários estilos. 1ª Edição. Tradução Rosane Albert. São Paulo: Publifolha, 2014.
LIMA, U, A.; BASSO, L. C.; AMOTIM, H. V. LIMA, U. A. (Coord.) Biotecnologia Industrial: Processos Fermentativos e Enzimáticos. São Paulo: Edgard Blucher, 2001. P.1-43. (Biotecnologia Industrial; v.3)
FAVONI, S.P.G.; MONTEIRO, A. C. C.; DORTA, C.; CRIPPA, M. G.; SHIGEMETSU, E; Fermentação alcoólica na produção de etanol e fatores determinantes do rendimento. Revista ibero americana de ciências ambientais, v. 9, n.4, p. 285-296, 2018.