Aula 12 abr 2024

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<p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Prof.ª Raquel Bonati M. Ibsch, M. Sc.</p><p>PLANO DE ENSINO</p><p>e fatores econômicos e de produção</p><p>envolvidos.</p><p>Cálculos de cinética enzimática e</p><p>de processos fermentativos</p><p>1INTRODUÇÃO Á ENGENHARIA</p><p>BIOQUÍMICA</p><p>1.1 Plano de Ensino e cronograma de</p><p>atividades. Formas de avaliação</p><p>1.2 Aspectos gerais sobre engenharia de</p><p>processos fermentativos</p><p>2 CINÉTICA ENZIMÁTICA</p><p>2.1 Cinética de Michaelis-Menten com e</p><p>sem inibição</p><p>2.2 Cálculo de cinética enzimática</p><p>3 CINÉTICA DOS PROCESSOS</p><p>FERMENTATIVOS</p><p>3.1 Cálculo das velocidades instantâneas</p><p>3.2 Cálculo das velocidades específicas</p><p>3.3 Cálculo dos parâmetros</p><p>cinéticos(produtividade, fatores de</p><p>conversão, rendimento)</p><p>3.4 Modelos matemáticos para cinética</p><p>microbiana</p><p>e fatores econômicos e de produção</p><p>envolvidos.</p><p>4 FERMENTAÇÕES DESCONTÍNUAS</p><p>4.1 Aspectos práticos da fermentação</p><p>descontínua</p><p>4.2 Processos descontínuos industriais</p><p>(cálculo do número de dornas)</p><p>5 FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA</p><p>ALIMENTADA E CONTÍNUA</p><p>5.1 Principais características e</p><p>classificações</p><p>5.2 Balanços materiais de substrato,</p><p>célula e produto</p><p>5.3 Estudo do fenômeno do arraste</p><p>6 BIORRETORES</p><p>6.1 Principais características dos</p><p>reatores biológicos</p><p>6.2 Projetos de biorreatores</p><p>Tipos de fermentação e</p><p>Biorreatores</p><p>PLANO DE ENSINO</p><p>e fatores econômicos e de produção</p><p>envolvidos.</p><p>Esterilização; Agitação/Aeração</p><p>7 ESTERILIZAÇÃO DE MEIOS,</p><p>EQUIPAMENTOS E AR</p><p>7.1 Cinética de morte térmica de</p><p>microrganismos</p><p>7.2 Teoria de Arrhenius</p><p>7.3 Critério de esterilização</p><p>7.4 Sistema de esterilização em batelada</p><p>7.5 Sistema de esterilização contínuo</p><p>7.6 Amostradores e filtros para sistemas</p><p>de esterilização do ar.</p><p>8 AGITAÇÃO E AERAÇÃO</p><p>8.1 Transferência de oxigênio em</p><p>processos biológicos agitados e aerados</p><p>8.2 Cálculo do coeficiente de transferência</p><p>de massa (kLa)</p><p>8.3 Métodos para determinação do Kla</p><p>8.4 Cálculo de potência necessária para</p><p>agitação.</p><p>e fatores econômicos e de produção</p><p>envolvidos.</p><p>9 AMPLIAÇÃO DE ESCALA</p><p>9.1 Critérios para ampliação de escala</p><p>10 RECUPERAÇÃO E</p><p>PURIFICAÇÃODE PRODUTOS</p><p>OBTIDOS POR FERMENTAÇÃO</p><p>10.1 Principais operações unitárias</p><p>10.2 Técnicas de separação e</p><p>purificação de bioprodutos</p><p>Ampliação de escala;</p><p>Recuperação/Purificação</p><p>PLANO DE AULA</p><p>▪ Dia 09/02 - Aula Inaugural – Plano de ensino e Plano de Aula. Apresentação da</p><p>disciplina. Formas de avaliação. Aspectos gerais sobre engenharia de processos</p><p>fermentativos – aula expositiva</p><p>▪ Dia 16/02 - Cinética enzimática: revisão sobre enzimas; cinética de Michaelis-Menten</p><p>com e sem inibição; cálculo de cinética enzimática - aula expositiva e exercícios</p><p>▪ Dias 23/02 e 01/03 – Cinética dos processos fermentativos: cálculo das velocidades</p><p>instantâneas; cálculo das velocidades específicas; cálculo dos parâmetros cinéticos</p><p>(produtividade, fatores de conversão, rendimento); modelos matemáticos para cinética</p><p>microbiana - aula expositiva e exercícios</p><p>▪ Dia 08/03 – AULA PRÁTICA 1 (LABORATÓRIO) – 40% A1</p><p>▪ Dia 15/03 – AVALIAÇÃO 1: prova escrita individual e sem consulta: aulas 09/02 a 01/03)</p><p>– 60% A1</p><p>▪ Dia 22/03 (CURRICULARIZAÇÃO DA EXTENSÃO - PARTE I)</p><p>▪ Dia 29/03 – FERIADO (SEXTA-FERIA SANTA)</p><p>▪ Dia 05/04 – AULA PRÁTICA 2 (VISITA TÉCNICA À JBS/SEARA ALIMENTOS) – 40%</p><p>A2 (APS)</p><p>PLANO DE AULA</p><p>▪ Dia 12/04 – Fermentações descontínuas: aspectos práticos da fermentação</p><p>descontínua; processos descontínuos industriais (cálculo do número de dornas).</p><p>▪ Dia 19/04 - Fermentação descontínua alimentada e contínua: principais</p><p>características e classificações; balanços materiais de substrato, célula e produto;</p><p>estudo do fenômeno do arraste - aula expositiva e exercícios.</p><p>▪ Dia 26/04 – Biorreatores - aula expositiva e exercícios</p><p>▪ Dia 03/05 – AVALIAÇÃO 2: prova escrita individual e sem consulta: aulas 05/04 a</p><p>19/04) – 60% A2</p><p>• Dia 10/05 – Esterilização de meios, equipamentos e ar: cinética de morte térmica de</p><p>microrganismos: teoria de Arrhenius; critério de esterilização; sistema de esterilização</p><p>em batelada; sistema de esterilização contínuo; amostradores e filtros para sistemas de</p><p>esterilização do ar - aula expositiva</p><p>• Dia 17/05 (CURRICULARIZAÇÃO DA EXTENSÃO - PARTE II) – 20% A3</p><p>• Dia 24/05 - Agitação e aeração: transferência de oxigênio em processos biológicos</p><p>agitados e aerados; cálculo do coeficiente de transferência de massa (kLa); métodos</p><p>para determinação do Kla; cálculo de potência necessária para agitação - aula expositiva</p><p>e exercícios</p><p>PLANO DE AULA</p><p>• Dia 31/05 – RECESSO (CORPUS CHRISTI EM 30/05)</p><p>• Dia 07/06 – AULA PRÁTICA 3 (LABORATÓRIO) – 20% A2</p><p>• Dia 14/06 – AVALIAÇÃO 3: prova escrita EM GRUPO E COM CONSULTA: aulas 10/05</p><p>a 24/05) – 30% A3</p><p>• Dia 21/06 - Ampliação de escala: critérios para ampliação de escala - aula expositiva e</p><p>exercícios. Recuperação e purificação de produtos obtidos por fermentação:</p><p>principais operações unitárias; técnicas de separação e purificação de bioprodutos -</p><p>aula expositiva</p><p>• Dia 28/06 – APRESENTAÇÃO DE SEMINÁRIO (PROJETO DE UM BIORREATOR) –</p><p>A4 30%</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Refino de óleos vegetais</p><p>Óleo bruto</p><p>Degomagem</p><p>Neutralização</p><p>Clarificação (ou Branqueamento)</p><p>Desodorização</p><p>Envase</p><p>Girassol, Milho e AlgodãoWinterização</p><p>Polimento Girassol, Milho e Algodão</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Objetivos do processo de Refino</p><p>1. Remoção de produtos indesejáveis presentes no óleo bruto</p><p>▪ ácidos graxos livres (acidez)</p><p>▪ fosfolipídios (gomas)</p><p>▪ produtos de oxidação</p><p>▪ metais</p><p>2. Redução do nível de pigmentos.</p><p>3. Eliminação do odor</p><p>4. Proteção do óleo contra degradação</p><p>5. Mínima perda de triglicerídeos (óleo)</p><p>Óleo Bruto</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Objetivos do processo de Refino</p><p>ENVASE</p><p>Borra de</p><p>soja</p><p>Óleo</p><p>degoma</p><p>do e</p><p>neutro</p><p>Borra de</p><p>soja</p><p>Óleo</p><p>branquea</p><p>do</p><p>Óleo</p><p>desodoriza</p><p>do</p><p>Ácidos</p><p>graxos</p><p>destlados</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Degomagem</p><p>Hidratação das gomas para possibilitar a sua separação:</p><p>▪ Tempos de retenção adequados</p><p>▪ Controle da temperatura de cada etapa</p><p>▪ Utilização de separadores de alta eficiência.</p><p>gomas</p><p>Água</p><p>quente</p><p>vapor</p><p>óleo degomado</p><p>vácuo</p><p>secador a vácuo</p><p>óleo bruto</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Neutralização</p><p>• Óleo degomado é aquecido (85°C) e adicionado de ác. fosfórico (0,05-0,15%)</p><p>– tempo de reação 5-15min</p><p>• Adição de solução diluída de soda → A.G.L. + Soda →Sabões</p><p>• Sabões resultantes são separados por centrifugação</p><p>• Lavagem para remoção dos sabões da neutra</p><p>Lavagem</p><p>Água</p><p>quente</p><p>Secagem</p><p>vácuo</p><p>óleo</p><p>neutro</p><p>H3PO4</p><p>NaOH Água</p><p>quente</p><p>Neutralização</p><p>vapor vapor</p><p>Óleo</p><p>degomado</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Winterização</p><p>Para óleos com ceras, recomenda-se uma etapa intermediária de</p><p>deceramento (neutro-winterização) ou o refino a frio, para remoção</p><p>das ceras juntamente com a neutralização.</p><p>Para o óleo de algodão recomenda-se o refino na fase micela para evitar</p><p>a fixação da cor (gossipol).</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Branqueamento</p><p>A etapa de branqueamento tem como objetivo a remoção de:</p><p>▪ Pigmentos (cor): clorofila (cor verde) e carotenóides (cor</p><p>amarelo/vermelho)</p><p>▪ Produtos de oxidação</p><p>▪ Fosfatídeos (ou fosfolipídeos)</p><p>▪ Sabões</p><p>▪ Traços de metais</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Branqueamento</p><p>M M</p><p>Dosagem</p><p>de terra</p><p>Reator</p><p>Filtração</p><p>Mistura</p><p>Vácuo</p><p>Resfriador</p><p>Sopragem</p><p>Silos de</p><p>terra</p><p>Óleo neutro</p><p>Óleo</p><p>branqueado</p><p>Filtros</p><p>Quando o óleo está seco e na temperatura em torno de 80°C adiciona-se argila</p><p>(terra) descorante, na proporção de 1 a 4% em peso sobre o óleo, dependendo do</p><p>tipo de óleo à clarificar e do poder descorante da argila.</p><p>O aquecimento é interrompido e, quando a temperatura do óleo baixa, é passado</p><p>através de filtro-prensa para separar a argila clarificante.</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>▪ Aplicado nos óleos de girassol, milho e canola.</p><p>▪ Este processo tem como objetivo eliminar as ceras que não foram</p><p>retiradas no processo de winterização.</p><p>▪ O óleo é novamente resfriado e, após a cristalização das ceras, é</p><p>filtrado utilizando um auxiliar de filtração para retenção dos cristais.</p><p>Amostras de óleos de milho de diferentes etapas</p><p>do processo</p><p>Degomado</p><p>Polido</p><p>Winter</p><p>Polimento</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Desodorização</p><p>▪ Processo de destilação com</p><p>aquecimento à vácuo com o objetivo</p><p>de remover os compostos voláteis que</p><p>causam sabor e odor desagradáveis</p><p>(aldeídos, cetonas...), além de alguns</p><p>pigmentos e ácidos graxos livres.</p><p>▪ A desodorização, última etapa do</p><p>processo de refino de óleos e gorduras,</p><p>tem como finalidade como o próprio</p><p>nome sugere, a remoção de</p><p>substâncias que dão ao produto odor</p><p>desagradável.</p><p>▪ Quando aquecido em alta temperatura o</p><p>óleo desprende uma fração volátil de</p><p>cheiro desagradável constituída</p><p>principalmente de ácidos graxos livres.</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>ÓLEO EM ÁGUAÁGUA EM ÓLEO</p><p>EMULSÕES</p><p>MARGARINA MAIONESE</p><p>ÁGUA</p><p>ÁGUA</p><p>ÓLEO</p><p>ÓLEO</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>Óleo puro</p><p>Óleo e Água</p><p>(2 fases imiscíveis)</p><p>Óleo emulsionado</p><p>na água (1 fase)</p><p>A maionese é uma emulsão de óleo em água</p><p>EMULSIFICANTE</p><p>OVO</p><p>ÁGUA</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>Óleo se transforma em pequenas</p><p>bolhas acrescentando o óleo à</p><p>gema, aos poucos.</p><p>Assim é possível reduzi-lo a partículas</p><p>minúsculas, que boiam no meio aquoso</p><p>formando uma EMULSÃO</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>20</p><p>EMULSÃO</p><p>Outros ingredientes e aditivos:</p><p>✓ Sal</p><p>✓ Açúcar</p><p>✓ Amido</p><p>✓ Aromas</p><p>✓ Corante</p><p>✓ Outros (antioxidantes EDTA, BHT e/ou BHA, conservante sorbato de</p><p>potássio, acidulantes ácido lático e/ou ácido cítrico, vinagre, espessantes</p><p>goma guar e/ou goma xantana)</p><p>Ovos</p><p>pasteurizados</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>21</p><p>FASE OLEOSA FASE AQUOSA</p><p>(TEMPEROS)</p><p>PRÉ-EMULSIFICADOR</p><p>TANQUE PULMÃO</p><p>EMBALAGENS</p><p>ENCAIXOTAMENTO E</p><p>PALETIZAÇÃO</p><p>COZINHADOR DE</p><p>AMIDO</p><p>FASE AQUOSA</p><p>(SÓLIDOS)</p><p>OVO</p><p>EMULSIFICADOR</p><p>ENVASE</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses</p><p>22</p><p>O ovo usado no processo da fabricação da maionese industrializada, é o ovo</p><p>pasteurizado, um processo onde as claras e as gemas são rapidamente</p><p>aquecidas e permanecem assim por um certo tempo. Esse processo elimina a</p><p>Salmonella sem cozinhar e deixando ele em seu estado líquido.</p><p>A fabricação depende de 04 fases (etapas):</p><p>1. Fase Oleosa (óleo + aromas + corante)</p><p>2. Fase Ovo</p><p>3. Fase Aquosa (água + suco de limão/vinagre + ingredientes solúveis</p><p>em água)</p><p>4. Fase Amido (amido + água + açúcar+ ácidos + gomas)</p><p>Açúcar: ajuda na dispersão do amido</p><p>Goma: mantém o amido suspenso, além de ajudar na</p><p>consistência</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses – cozimento do amido</p><p>23</p><p>COZINHADOR DE AMIDO</p><p>Aquecimento: 90ºC</p><p>Resfriamento: 20ºC</p><p>Amido modificado: máximo</p><p>10%</p><p>pH recomendado: 3,0 a 3,5</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses – sistema de pasteurização do amido</p><p>24</p><p>Trocador de superfície raspada</p><p>Tratamento térmico para promover a gelatinização do amido modificado e</p><p>a pasteurização dos ingredientes (segurança microbiológica).</p><p>Condições de processo:</p><p>Temperatura: 90 -95ºC</p><p>Tempo de retenção: 3 minutos</p><p>Tempo de resfriamento: 20 minutos</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de maioneses – sistema de emulsão é composto por:</p><p>25</p><p>Emulsificador e Visco Rotor</p><p>Todas as fases são dosadas simultaneamente no emulsificador de</p><p>forma contínua, promovendo a pré-emulsão, porém nessa etapa as</p><p>gotículas de óleo ainda apresentam tamanho grande (50 a 80 microns).</p><p>A emulsão ainda não é estável.</p><p>Visco Rotor (moinho coloidal)</p><p>O alto cisalhamento causado pela alta velocidade do rotor promove a</p><p>homogeneização das gotículas de óleo (1 a 5 microns) conferindo ao</p><p>produto consistência adequada, aparência lisa, brilhante e homogênea e</p><p>estabilidade da emulsão.</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas</p><p>26</p><p>MARGARINA = EMULSÃO DE ÁGUA EM ÓLEO</p><p>ÁGUA</p><p>ÓLEO</p><p>EMULSIFICANTE</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas</p><p>27</p><p>FASE OLEOSA FASE AQUOSA</p><p>EMULSÃO</p><p>CRISTALIZAÇÃO</p><p>ENVASE EMBALAGENS</p><p>ENCAIXOTAMENTO E PALETIZAÇÃO</p><p>TÊMPERA Em câmara fria de 5 a 10°C por 24</p><p>horas</p><p>COMERCIALIZAÇÃO</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas</p><p>28</p><p>FASE OLEOSA:</p><p>óleos vegetais líquidos, hidrogenados</p><p>e/ou interesterificados;</p><p>emulsificantes;</p><p>corantes beta caroteno ou urucum e</p><p>cúrcuma;</p><p>aroma de manteiga e/ou de leite</p><p>antioxidantes BHT e ácido cítrico;</p><p>vitamina A</p><p>FASE AQUOSA:</p><p>água pasteurizada;</p><p>leite ou soro de leite em pó;</p><p>sal;</p><p>conservantes sorbato de potássio</p><p>e/ou benzoato de sódio;</p><p>acidulante ácido lático ou ácido</p><p>cítrico;</p><p>antioxidante EDTA</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas</p><p>29</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas - cristalização</p><p>30</p><p>Trocador de calor de</p><p>superfície raspada</p><p>Margarina</p><p>Eixo</p><p>Facas</p><p>Amônia</p><p>Margarina</p><p>Eixo c/</p><p>pinos</p><p>Parede</p><p>do tubo</p><p>c/ pinos</p><p>Formação de grandes</p><p>cristais</p><p>Quebra dos grandes cristais, conferindo</p><p>brilho e cremosidade (raspagem</p><p>energética e resfriamento rápido)</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas - cristalização</p><p>31</p><p>CRISTALIZADOR / PIN</p><p>Engenharia Bioquímica II – Visita JBS/Seara</p><p>Fabricação de margarinas - cristalização</p><p>32</p><p>CRISTALIZADOR</p><p>PIN MACHINE OU BATEDEIRA</p><p>4 FERMENTAÇÕES DESCONTÍNUAS</p><p>4.1 Aspectos práticos da fermentação descontínua</p><p>4.2 Processos descontínuos industriais (cálculo do número</p><p>de dornas)</p><p>5 FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA E</p><p>CONTÍNUA</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>5.2 Balanços materiais de substrato, célula e produto</p><p>5.3 Estudo do fenômeno do arraste</p><p>33</p><p>4 FERMENTAÇÕES DESCONTÍNUAS</p><p>4.1 Aspectos práticos da fermentação descontínua</p><p>4.2 Processos descontínuos industriais (cálculo do número</p><p>de dornas)</p><p>5 FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA E</p><p>CONTÍNUA</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>5.2 Balanços materiais de substrato, célula e produto</p><p>5.3 Estudo do fenômeno do arraste</p><p>34</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução - fermentação</p><p>Do ponto de vista bioquímico, fermentação é um processo anaeróbico</p><p>de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de</p><p>microrganismos: bactérias e fungos (bolores e leveduras) →</p><p>fermentos.</p><p>Exemplo de fermentação: processo de transformação dos açúcares de</p><p>vegetais em álcool → fabricação da cerveja, cujo álcool etílico é</p><p>produzido a partir do consumo de açucares presentes no malte.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>A fermentação pode ser de “dois” tipos:</p><p>Fermentação anaeróbica: ocorre na ausência de oxigênio, como por</p><p>exemplo em: iogurte, cerveja, vinho.</p><p>“Fermentação” aeróbica (*): ocorre na presença de oxigênio do ar,</p><p>como por exemplo em: vinagre, ácido cítrico, penicilina.</p><p>(*) Falsa fermentação:</p><p>A conversão do álcool etílico em ácido acético pelas bactérias</p><p>Acetobacter aceti acontece em condições aeróbias e envolve um</p><p>processo de oxidação → “fermentação acética”.</p><p>Introdução - fermentação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução - fermentação</p><p>▪ Na fermentação há produção de energia sem o envolvimento da</p><p>cadeia respiratória.</p><p>▪ Nos dias de hoje, esta definição tem sido mais ampliada pelo fato de</p><p>alguns processos que são conduzidos utilizando-se o oxigênio e a</p><p>cadeia respiratória, também serem classificados como processos</p><p>fermentativos.</p><p>▪ Portanto, um novo conceito mais abrangente para fermentação</p><p>consiste...</p><p>no processo que ocorre quando o microrganismo se</p><p>reproduz, a partir de uma fonte apropriada de nutrientes,</p><p>visando a obtenção de um bioproduto.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução - fermentação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução - fermentação</p><p>Engenharia</p><p>Bioquímica II</p><p>Introdução - fermentação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – monitoramento do processo (controle)</p><p>Parâmetros físicos</p><p>▪ Tempo</p><p>▪ Temperatura</p><p>▪ Atividade de água</p><p>▪ Pressão</p><p>▪ Vazão de líquidos</p><p>▪ Vazão de gases</p><p>▪ Velocidade de agitação</p><p>Parâmetros químicos</p><p>▪ pH e acidez</p><p>▪ Sólidos solúveis (°Brix)</p><p>▪ O2 dissolvido</p><p>▪ O2 na fase gasosa</p><p>▪ CO2 na fase gasosa</p><p>Parâmetros biológicos</p><p>▪ Medidas de crescimento - biomassa</p><p>▪ Medida de contaminação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – fatores que influenciam a fermentação</p><p>Temperatura</p><p>pH do mosto</p><p>Também variável entre 4,0 e 5,0 para a produção de álcool; e entre 4,0 e 4,5 para</p><p>a cerveja.</p><p>O pH baixo inibe o desenvolvimento de bactérias contaminantes, sem prejudicar o</p><p>desenvolvimento das leveduras.</p><p>Variável de acordo com o tipo e finalidade do processo; assim, o ótimo para a</p><p>produção de álcool, aguardente, vinho e outros produtos se situa entre 26 e 32ºC,</p><p>ao passo que, para a cerveja, está entre 6 a 20ºC.</p><p>Antissépticos e Antibióticos</p><p>Utilizados para controlar o problema das contaminações.</p><p>Cada produto age diferentemente: alguns favorecem a atividade de leveduras ao</p><p>mesmo tempo em que inibem bactérias e fungos.</p><p>No processamento de vinhos é muito comum o uso de SO2.</p><p>A penicilina é um bom inibidor de contaminações.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – fatores que influenciam a fermentação</p><p>Concentração da matéria-prima</p><p>Velocidade de alimentação</p><p>Ideal: quanto menor a velocidade menor estresse, menor produção de</p><p>produtos secundários e maior rendimento.</p><p>Crítico: quanto maior a velocidade:</p><p>▪ Maior a produção de glicerol (no caso de fermentações alcóolicas);</p><p>▪ Maior a possibilidade de contaminação;</p><p>▪ Maior estresse do microrganismo;</p><p>▪ Alto custo da refrigeração</p><p>A concentração da matéria-prima é variável de acordo com a finalidade do</p><p>processo).</p><p>Normalmente, situa-se entre 12-14% no melaço, para a produção de álcool, entre</p><p>6-9% para a produção de cerveja, entre 22-24% no suco de uva para obtenção de</p><p>vinho.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – fatores que influenciam a fermentação</p><p>Teor alcoólico do produto (fermentação alcóolica)</p><p>O aumento do teor alcoólico do mosto em fermentação inibe o</p><p>desenvolvimento da própria levedura: no geral este cessa em concentrações</p><p>de 11-12% do álcool.</p><p>O teor alcoólico depende do teor inicial em açúcares, o qual, por sua vez, é</p><p>variável com o fim a que se destina.</p><p>Oxigênio</p><p>Em aerobiose, o rendimento em álcool é maior porque há oxidação total da</p><p>glicose → a completa oxidação da glicose em condições aeróbicas gera 36 A</p><p>38 ATPs, uma quantidade bem maior do que aquela gerada em anaerobiose</p><p>onde o piruvato é transformado em lactato ou etanol e a produção de energia</p><p>é somente 2 ATPs</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – fatores que causam perdas da fermentação</p><p>Espumas</p><p>São bolhas de gás aprisionadas por película líquida.</p><p>O excesso de espuma pode levar a transbordamentos no tanque de</p><p>fermentação, desperdiçando matéria-prima e diminuindo eficiência da</p><p>planta de operação.</p><p>Floculação</p><p>Ocorre pela presença de m.o. floculantes: em produção de</p><p>aguardente é comum a aplicação de leveduras floculantes.</p><p>Deve-se adotar medidas rápidas para controlar esta floculação</p><p>diminuindo ao máximo os custos com tratamentos desnecessários</p><p>(ácidos, antibióticos, desgastes de bicos e diminuição da sangria ) .</p><p>Conclusão: a melhor medida é a preventiva, ou seja, evitar que o</p><p>microrganismo flocule (em especial as leveduras).</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – fatores que causam perdas da fermentação</p><p>Causas da floculação:</p><p>Resposta da levedura às mudanças do</p><p>meio ambiente que podem ser provocados</p><p>por exemplo por bactérias; também</p><p>representa um mecanismo de defesa da</p><p>levedura em condições desfavoráveis a</p><p>sua sobrevivência.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – processos contaminantes da fermentação</p><p>Devem ser tomados alguns cuidados quanto à qualidade das</p><p>matérias-primas e dos equipamentos, tais como:</p><p>▪ Pureza do fermento;</p><p>▪ Controle de pH;</p><p>▪ Temperatura;</p><p>▪ Limpeza dos equipamentos;</p><p>▪ Correto tratamento do caldo e preparo do mosto;</p><p>▪ Quantidade e qualidade adequadas do fermento;</p><p>▪ Condução controlada da fermentação;</p><p>▪ Uso correto de antissépticos e antibióticos.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Estes cuidados são tomados para evitar o desenvolvimento de</p><p>microrganismos como bactérias que produzem fermentações</p><p>indesejáveis, das quais resultam substâncias estranhas à</p><p>fermentação.</p><p>Estas bactérias levam à:</p><p>▪ Diminuição do rendimento da produção de álcool (fermentações</p><p>alcóolicas);</p><p>▪ Produção de substâncias indesejáveis;</p><p>▪ Má qualidade do produto</p><p>Introdução – processos contaminantes da fermentação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Inóculo (ou pé-de-cuba ou pé-de-fermentação)</p><p>Figura 1 - Inóculo</p><p>▪ Quantidade de microrganismo de</p><p>concentração adequada capaz de</p><p>garantir, em condições econômicas, a</p><p>fermentação de um dado volume de</p><p>mosto.</p><p>▪ O volume de inóculo introduzido no</p><p>fermentador de produção está</p><p>comumente ao redor de 10% de sua</p><p>capacidade útil. No entanto, pode variar</p><p>de 0,5 a 50%.</p><p>▪ A técnica de preparo do inóculo compreende duas fases: a de laboratório</p><p>e a industrial</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Inóculo (ou pé-de-cuba ou pé-de-fermentação)</p><p>Introdução – terminologia</p><p>▪ A partir da cultura estoque, propaga-se o microrganismo por meio de</p><p>metodologia conveniente.</p><p>▪ Normalmente, na fase inicial passa-se do meio sólido, em condições</p><p>assépticas, para um tubo de ensaio contendo meio líquido</p><p>esterilizado, adequado para o desenvolvimento microbiano.</p><p>▪ Após incubação por um determinado tempo, que depende do tipo de</p><p>microrganismo cultivado, transfere-se o conteúdo desse tubo a</p><p>frascos apropriados para agitadores rotativos ou "shakers"- contendo</p><p>meio esterilizado.</p><p>▪ O número de transferências vai depender do volume útil do pré-</p><p>fermentador (germinador).</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Inóculo (ou pé-de-cuba ou pé-de-fermentação)</p><p>▪ Para que se obtenha um inóculo com capacidade produtiva elevada,</p><p>deve-se realizar a sua manutenção até sua propagação.</p><p>▪ Criam-se cepas do microrganismo com o objetivo de conservar sua</p><p>viabilidade e capacidade reprodutiva, com o mínimo de divisões</p><p>celulares para evitar mutações.</p><p>Algumas destas técnicas de manutenção:</p><p>a) Secagem em areia ou sílica;</p><p>b) Conservação em ágar inclinado, limitando o metabolismo e</p><p>respiração microbiana;</p><p>c) Congelamento em congeladores ou em nitrogênio líquido;</p><p>d) Liofilização para remoção de água e células ou esporos.</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Cepas: manutenção do</p><p>microrganismos selecionado em</p><p>condições que possibilitem</p><p>manter sua viabilidade e</p><p>capacidade reprodutiva.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Dornas de fermentação (ou biorreator ou fermentador)</p><p>Historicamente, conhecidos por fermentadores e direcionados para o</p><p>cultivo de células ou microrganismos, produzir metabólicos secundários,</p><p>alcaloides, antibióticos, entre outros (BARRUETTO, 2002).</p><p>Fermentador - relacionado etimologicamente com fermentação</p><p>▪ raiz latina, deriva de fermentare: significa ferver → produzir bolhas de</p><p>ar,</p><p>▪ alusão ao fato de os fermentadores serem destinados a processos</p><p>fermentativos como, por exemplo, a produção de álcool</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Dornas de fermentação</p><p>São tanques construídos geralmente em aço carbono com capacidade</p><p>variável de acordo com a capacidade do processo. São os “recipientes”</p><p>onde ocorre a fermentação. Podem ser classificadas:</p><p>Quanto à natureza do meio de fermentação:</p><p>▪ Submersa - meio líquido</p><p>▪ Superficial ou semi sólido - meio sólido</p><p>Quanto à forma espacial:</p><p>▪ Cilíndrico - meio líquido e sólido</p><p>▪ Paralelepípedo- meio líquido e sólido</p><p>Quanto ao fechamento:</p><p>▪ Fechado</p><p>▪ Aberto</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>a) Fechadas: possibilita a recuperação do CO2 e do etanol; não há</p><p>problemas de derramamento de espumas, dificulta a visualização do</p><p>processo.</p><p>b) Abertas: menor</p><p>custo, limpeza mais fácil, melhor visualização, porém</p><p>apresentam perda acentuada pois, com a eliminação do CO2 da</p><p>fermentação, haverá um arraste de álcool; problemas com</p><p>derramamento de espumas e maior consumo de antiespumantes.</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Dornas de fermentação</p><p>Refrigeração interna: equipamentos com serpentinas</p><p>Refrigeração externa: equipamentos com tubo circular perfurado tipo</p><p>coroa ou com trocador de calor a placas</p><p>Preferência por dornas de grande capacidade menor custo, exigem</p><p>menos mão-de-obra, maior resistência à variação de temperatura</p><p>Limpeza e conservação das dornas de fermentação:</p><p>▪ frequência: ao final de cada ciclo fermentativo</p><p>▪ materiais empregados (água quente sob pressão)</p><p>▪ vapor</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Capacidade - dornas de fermentação</p><p>Reatores da ordem de algumas centenas de litros até 1 a 2 m3 de</p><p>capacidade</p><p>o empregados no cultivo de microrganismos patogênicos, ou para o</p><p>crescimento de células animais ou vegetais, em geral, objetivando a</p><p>produção de produtos ligados à área de saúde.</p><p>Escala intermediária, reatores da ordem de algumas dezenas de</p><p>metros cúbicos até 100 a 200 m3</p><p>o especialmente empregada na produção de enzimas, antibióticos e</p><p>vitaminas.</p><p>Reatores com alguns milhares de metros cúbicos de capacidade</p><p>o processos que exigem poucos ou até nenhum cuidado de assepsia</p><p>(caso da fermentação alcoólica ou tratamento biológico de</p><p>resíduos).</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Salas de dornas de fermentação</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Áreas industriais de fermentação</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Mosto</p><p>▪ O meio de cultura na fermentação industrial é chamado de mosto</p><p>ou meio de fermentação (em microbiologia, é chamado de meio de</p><p>cultura).</p><p>▪ O mosto é o caldo açucarado diluído que está apto a sofrer</p><p>fermentação.</p><p>▪ Possui influência marcante no processo.</p><p>▪ Influência nas condições ótimas para o crescimento do</p><p>microrganismo e formação do produto desejado: pH, temperatura,</p><p>nível de oxigênio dissolvido, etc.</p><p>▪ Deve possuir nutrientes requeridos para o crescimento celular:</p><p>o Elementos principais: (C, H, O, N);</p><p>o Elementos secundários: (P, K, S, Mg);</p><p>o Vitaminas e hormônios;</p><p>o Traços de elementos: (Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn).</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Mosto</p><p>▪ Sua quantidade no meio de cultivo será uma função de quanto se</p><p>deseja produzir de microrganismo, ou de produto, levando em</p><p>conta a relação estequiométrica entre substrato e quantidade</p><p>possível de se produzir de células ou de produto.</p><p>▪ No entanto não se pode ter um mosto com concentrações</p><p>elevadas de substrato, pois, nestas condições, pode se tornar</p><p>inibitório para o crescimento microbiano.</p><p>▪ O mosto deve ter as seguintes características: isenção de sólidos</p><p>(areia, fragmentos, terra); temperatura máxima de 32ºC;</p><p>contaminação < 10² (ideal).</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Mosto</p><p>▪ Diluição do mosto: para realizar a introdução necessária de água ou</p><p>caldo para obter a concentração adequada de açúcar na alimentação</p><p>das dornas.</p><p>▪ Resfriamento do mosto: reduzir a temperatura em média de 65ºC</p><p>para 28°C à 32ºC.</p><p>Conseqüências de temperaturas elevadas:</p><p>o Aumento da proliferação bacteriana;</p><p>o Redução da viabilidade celular;</p><p>o Queda no rendimento fermentativo;</p><p>o Probabilidade maior de floculação</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Tipos de mosto</p><p>▪ Meios naturais: sucos de uvas, leite, caldo de cana, etc</p><p>▪ Meios sintéticos: meios quimicamente definidos</p><p>▪ Outros substratos: açúcares, melaços, soro de leite, celulose, amido,</p><p>resíduos, tais como água de maceração de milho, metanol, etanol,</p><p>óleos e gorduras, etc.</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Açúcares Totais (ART)</p><p>Porcentagem em peso de açúcares contido no caldo</p><p>compreendendo sacarose, glicose, frutose.</p><p>Brix</p><p>Determinação de todos os sólidos solúveis presentes na amostra, baseado</p><p>na medida do índice de refração da amostra. Os açúcares predominam</p><p>nos sólidos solúveis (SS), que contém outras substâncias orgânicas como</p><p>ácidos e taninos. Mede a porcentagem de sólidos solúveis contidos em uma</p><p>solução.</p><p>Refratômetro manual</p><p>Refratômetro digital</p><p>Exemplo: 20° Brix significa que tem-se 20 gramas de</p><p>sólidos solúveis (açúcares) por 100 gramas do total de</p><p>solução, ou seja, o caldo deve ser preparado</p><p>adicionando 20 gramas de açúcar (sacarose) e 80</p><p>gramas da água, totalizando 100 gramas da solução</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Preparo da matéria-prima</p><p>a) Melaço: deve sofrer uma preparação prévia (de 82 ºBrix 18 -20 ºBrix)</p><p>Para os cálculos, usa-se a CRUZ DE COBENZE: regra das misturas, utilizada</p><p>para calcular os volumes para diluição do melaço.</p><p>B = Brix do melaço</p><p>b = Brix da água (zero)</p><p>M = Brix desejado (18 –20º)</p><p>d = densidade</p><p>M – b = Quantidade de melaço em peso / densidade melaço</p><p>B - M = Quantidade de água em peso / densidade água</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Preparo da matéria-prima</p><p>a) Melaço:</p><p>Exemplo: melaço: 80 ºBrix</p><p>Água; 0 ºBrix</p><p>M = 20 ºBrix</p><p>dmelaço = 1,6284</p><p>dágua = 1,0000</p><p>No tanque de diluição</p><p>controla-se:</p><p>▪ pH: entre 4,5 – 5,5</p><p>▪ Nutrientes: sulfato de</p><p>amônio (1 g/L); fosfato</p><p>(1 g/L) sulfato de Mg</p><p>(0,1 g/L) - ativador</p><p>enzimático</p><p>M – b = Quantidade de melaço em peso d =</p><p>volume litros</p><p>B - M = Quantidade de água em peso d = volume</p><p>litros</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Preparo da matéria-prima</p><p>b) Caldo de cana-de-açúcar: não necessita diluição pois a cana sofre adição de</p><p>água por aspersão na moenda para extração do açúcar → neste ponto o brix deve</p><p>ficar entre 18-20.</p><p>D = Brix do caldo x Volume do caldo - volume do caldo = Volume de H2O a ser</p><p>Brix desejado adicionada</p><p>Exemplo:</p><p>Brix do caldo = 20º</p><p>Volume = 50.000 L</p><p>Brix desejado = 16º</p><p>Após fazer a diluição, corrige-se o pH para</p><p>4,5 - 5,5 (ácido cítrico ou suco de limão) e</p><p>colocam-se os nutrientes.</p><p>= 12.500 L de H2O a ser adicionada para ter 16º Brix</p><p>Introdução – terminologia</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – classificação quanto ao regime de operação</p><p>Os comportamentos relativos das funções µ = µ (t), fornecem a base para a</p><p>classificação dos processos fermentativos.</p><p>As figuras a seguir representam, esquematicamente, a variação das velocidades</p><p>específicas para 3 tipos característicos de fermentações:</p><p>Figura 2 - Variação das velocidades</p><p>específicas em uma fermentação alcoólica</p><p>Diz-se então que a formação de produto (o</p><p>metabólito primário) está associada ao</p><p>crescimento microbiano (biomassa).</p><p>Essa configuração representa o caso em que</p><p>o produto formado está diretamente</p><p>ligado às reações de decomposição do</p><p>substrato (os açúcares).</p><p>Ex: algumas vitaminas e aminoácidos</p><p>As velocidades específicas de consumo de</p><p>açúcar (µs) e da produção de etanol (µp),</p><p>apresentam perfis semelhantes,</p><p>correlacionando-se assim muito bem. A</p><p>velocidade específica de crescimento (µx) do</p><p>microrganismo apresenta, aproximadamente, o</p><p>andamento das outras duas curvas.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – classificação quanto ao regime de operação</p><p>Figura 3- Variação das velocidades específicas em</p><p>uma fermentação cítrica</p><p>Duas fases distintas:</p><p>1ª- fase: a velocidade específica de</p><p>consumo do açúcar está diretamente</p><p>relacionada à de crescimento do</p><p>microrganismo, não havendo</p><p>praticamente formação do produto</p><p>2º fase: há uma boa semelhança entre os</p><p>perfis das três velocidades específicas</p><p>(bom correlacionamento entre si)</p><p>Esse é o caso conhecido como formação</p><p>do produto parcialmente associada ao</p><p>crescimento → sua formação não está</p><p>diretamente ligada ao caminho metabólico</p><p>produtor de energia.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – classificação quanto ao regime de operação</p><p>Figura 4- Variação das velocidades específicas em uma fermentação</p><p>penicilínica. Curva 1 -produção</p><p>de antibiótico; curva 2 - consumo de</p><p>açúcar; curva 3 - consumo de oxigênio; curva 4 - crescimento do</p><p>microrganismo.</p><p>A máxima velocidade específica de</p><p>produção do antibiótico ocorre</p><p>quando as demais velocidades</p><p>específicas, sofreram uma redução</p><p>significativa.</p><p>O produto formado é</p><p>historicamente denominado como</p><p>metabólito secundário.</p><p>Ex.: antibióticos e toxinas</p><p>microbianas</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – classificação quanto ao regime de operação</p><p>Os processos de fermentação utilizados hoje em dia são combinações</p><p>de tecnologias que melhoram o rendimento do processo.</p><p>As diferenças são com relação às formas de formas de adição do</p><p>substrato e dos nutrientes, além da variação de volume do cultivo, da</p><p>massa total e das concentrações de células, substrato e produto em</p><p>função do tempo.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – classificação quanto ao regime de operação</p><p>71</p><p>Processo</p><p>de</p><p>Fermentação</p><p>Descontínuo</p><p>simples</p><p>Descontínuo</p><p>alimentado</p><p>Semi-contínuo</p><p>Contínuo</p><p>com um inóculo por</p><p>tanque</p><p>com ou sem a</p><p>recirculação do m.o.</p><p>com ou sem a</p><p>recirculação do m.o.</p><p>em um tanque ou</p><p>tanques em série com ou</p><p>sem recirculação de m.o.</p><p>As formas básicas de condução de um processo fermentativo são o descontínuo</p><p>e o contínuo. Descontínuo alimentado e semi contínuo são formas desenvolvidas</p><p>a partir das formas básicas com o objetivo de contornar problemas inerentes a</p><p>estes processos.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Introdução – processos descontínuos</p><p>Intermitentes, denominados simples ou alimentado.</p><p>Simples - a fermentação só tem início após o preenchimento do</p><p>fermentador, momento em que se mistura o mosto com o fermento</p><p>▪ possível em condições de pequenas quantidades de mosto, não</p><p>sendo viável para a indústria alcooleira, tendo uso restrito para</p><p>fermentações laboratoriais e farmacêuticas.</p><p>Alimentado - mistura-se o mosto ao fermento conforme a dorna vai</p><p>sendo abastecida</p><p>▪ mais produtivo</p><p>▪ expõe as leveduras a menores riscos de se tornarem inativas que no</p><p>processo de batelada simples</p><p>47</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Também conhecida como fermentação em batelada ou por carga é</p><p>utilizada desde antiguidade, e ainda hoje são as mais empregadas para</p><p>obtenção de vários produtos.</p><p>Caracterizado por:</p><p>▪ inoculação e incubação de microrganismos, de tal forma, a permitir que a</p><p>fermentação ocorra sob condições ótimas.</p><p>Neste tipo de produção, nada é adicionado durante o processo, exceto:</p><p>▪ Oxigênio (processo aeróbio)</p><p>▪ Ácido ou base (controle de pH)</p><p>▪ Antiespumante</p><p>Utilizam-se várias dornas geralmente com capacidade menor que as do</p><p>processo continuo:</p><p>▪ Pode-se dizer que neste tipo de processo, trabalham-se com várias</p><p>pequenas fermentações, pois as dornas são cheias, fermentadas e</p><p>processadas uma a uma.</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>▪ Todos os nutrientes são adicionados ao biorreator antes do início do</p><p>processo, exceto O2 e outros produtos químicos necessários para controle</p><p>de pH e espuma.</p><p>▪ Se não houver adição de soluções para controle do processo e nem perda</p><p>de líquido por evaporação, o volume no decorrer da fermentação</p><p>permance constante.</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Operação:</p><p>1.A solução nutriente esterilizada (substrato), juntamente com o inóculo (células</p><p>dos microrganismo) é inoculada/adicionada ao fermentador. Ou seja, carrega-se</p><p>a dorna, com o mosto e os microrganismos, de modo a permitir que a</p><p>fermentação ocorra em condições ótimas.</p><p>2.No decorrer da fermentação, nada é adicionado, exceto oxigênio (no caso de</p><p>processos aeróbicos, na forma de ar), antiespumante, ácido ou base para</p><p>controle do pH.</p><p>3.Terminada a fermentação, descarrega-se a dorna, e o meio fermentado</p><p>enviado para a recuperação do produto.</p><p>4.O fermentador é então lavado, esterilizado e recarregado com mosto e inóculo</p><p>para um novo processso.</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Volume = constante → salvo perda por evaporação ou ganho por adição de</p><p>produto para controle de processo</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>VANTAGENS DESVANTAGENS</p><p>▪ Facilidade de operação →</p><p>possibilidade de realizar fases</p><p>sucessivas no mesmo recipiente e</p><p>condições de controle mais simples.</p><p>▪ Flexibilidade de operação,</p><p>podendo-se utilizar os fermentadores</p><p>para a fabricação de diferentes</p><p>produtos</p><p>▪ Apresenta menores riscos de</p><p>contaminação se comparada a</p><p>fermentação contínua → facilidade</p><p>no controle microbiológico</p><p>(processo mais seguro quando se</p><p>necessita manter as condições de</p><p>assepsia)</p><p>▪ A fermentação descontínua pode</p><p>levar a baixos rendimentos e</p><p>produtividade, quando o substrato é</p><p>adicionado de uma só vez, podendo</p><p>exercer inibição</p><p>▪ Apresenta “tempos mortos” →</p><p>tempos em que a fermentação não</p><p>está ocorrendo, como tempo de</p><p>carga e de descarga, lavagens e</p><p>esterilização dos equipamentos.</p><p>▪ A limpeza das dornas deve ser</p><p>realizada com maior frequência.</p><p>▪ Pode gerar alto custo de instalação e</p><p>automação e alto custo de</p><p>manutenção.</p><p>É o mais utilizado na indústria</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Principais aplicações</p><p>É o processo mais utilizado na indústria de alimentos (iogurte,</p><p>aguardentes, cerveja, vinho, etc.).</p><p>Permite o conhecimento básico da cinética de fermentação para que se</p><p>possa propor alternativas de condução de processo.</p><p>Tipos de inoculações realizadas em processos descontínuos</p><p>1. Com um único inóculo por fermentação</p><p>2. Com reaproveitamento de células para o inóculo</p><p>3. Com inóculo por sistema de corte</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>1. Com um único inóculo por fermentação</p><p>▪ Cada dorna recebe um inóculo → cada dorna recebe um m.o.</p><p>propagado a partir de uma cultura pura.</p><p>▪ Oferece poucos riscos de contaminação pois o inóculo é</p><p>propagado a partir de uma cultura pura.</p><p>▪ Este tipo é indicado quando, na fermentação, o meio é rico</p><p>nutricionalmente e o microrganismo é altamente susceptível a</p><p>contaminação</p><p>▪ Consiste na preparação do substrato adequado ao desenvolvimento</p><p>do microrganismo</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Propagado a partir de</p><p>uma cultura pura, desta</p><p>forma oferece poucos</p><p>riscos de contaminação</p><p>1. Com um único inóculo por fermentação</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>a) No instante inicial o meio de cultivo estéril é inoculado e incubado</p><p>em condições adequadas.</p><p>b) Coloca-se o substrato em um biorreator; adiciona-se o m.o.</p><p>responsável pelo bioprocesso e aguarda-se o processo ocorrer.</p><p>c) No decorrer da fermentação nada é adicionado, exceto oxigênio</p><p>(processos aeróbios), antiespumante, ácido e base para controle</p><p>de pH</p><p>d) Terminada a fermentação descarrega-se o meio fermentado,</p><p>retirando-se o caldo do biorreator.</p><p>e) Executam-se as operações unitárias necessárias para a</p><p>recuperação e purificação do produto.</p><p>f) O fermentador é então lavado, carregado novamente e iniciado</p><p>outro processo</p><p>1. Com um único inóculo por fermentação</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Terminada a fermentação, descarrega-se a dorna, e o meio fermentado enviado</p><p>para a recuperação do produto, e novamente a dorna é utilizada para outra</p><p>fermentação.</p><p>Se não houver adição de soluções para controle do processo e nem perda de</p><p>líquido por evaporação, o volume no decorrer da fermentação, permanece</p><p>constante.</p><p>1. Com um único inóculo por fermentação</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>2. Com reaproveitamento de células para o inóculo (recirculação de m.o)</p><p>▪ Reaproveitamento do inóculo da cultura da anterior: são utilizados como</p><p>inóculo as células da fermentação anterior.</p><p>▪ A reutilização é feita enquanto o processo apresenta BOA</p><p>PRODUTIVIDADE.</p><p>▪ O processo de separação das células é realizado por sedimentação ou</p><p>centrifugação → espera-se que</p><p>o microrganismo sedimente/flocule no</p><p>fermentador (cerveja) ou centrifuga-se o meio fermentado (álcool).</p><p>▪ Há uma tendência em aumentar o número de contaminação a cada nova</p><p>fermentação (batelada).</p><p>▪ Necessidade de tratamento da suspensão de células, com água e ácido</p><p>sulfúrico, eliminando contaminantes e leveduras em degeneração.</p><p>▪ Técnica comum em destilaria de álcool.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>2. Com reaproveitamento de células para o inóculo (recirculação de m.o)</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>3. Com inóculo por sistema de corte</p><p>▪ Inicia-se o processo inoculando-se uma dorna. Quando a fermentação atinge</p><p>um estágio apropriado, transfere-se parte do conteúdo para um fermentador</p><p>vazio e, em seguida, adiciona-se meio nas duas dornas. Essa operação é</p><p>chamada de corte.</p><p>▪ O corte é feito na fase de crescimento mais intenso ou após o término</p><p>do processo fermentativo.</p><p>Inicia o processo normalmente em uma Dorna A; quando a fermentação</p><p>atingir a fase adequada, a metade do volume da Dorna A é transferida</p><p>para uma Dorna B, até então vazia. Em seguida completa completa-se o</p><p>volume das duas dornas.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>3. Com inóculo por sistema de corte</p><p>▪ Em geral o “corte” é realizado na fase exponencial (fase de</p><p>crescimento mais ativa), quando deseja-se propagar inóculo.</p><p>▪ Estes cortes podem ser feitos sucessivamente mas podem sofrer</p><p>sérias quedas no rendimento do processo.</p><p>▪ O controle do rendimento pode indicar quando deve-se</p><p>interromper os cortes e iniciar nova fermentação com novo</p><p>inóculo.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.1 Fermentações descontínuas – aspectos práticos</p><p>3. Com inóculo por sistema de corte</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>87</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>O custo de um fermentador e o espaço que ocupa justificam a</p><p>importância de se determinar o número de fermentadores necessário</p><p>para uma certa produção.</p><p>Considerações:</p><p>▪ Sendo o sistema descontínuo, deve</p><p>haver fornecimento ininterrupto de meio</p><p>fermentado ao setor de tratamentos</p><p>finais</p><p>▪ Não se emprega para o sistema de</p><p>cortes</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>88</p><p>Definem-se as seguintes variáveis:</p><p>F = vazão média de líquido fermentado que deve ser fornecido interruptamente ao</p><p>setor de tratamentos finais (L/h)</p><p>M = massa do produto final que se deseja obter (g)</p><p>tf = tempo necessário para que o conteúdo de uma dorna fermente completamente (h)</p><p>td = tempo necessário para se descarregar uma dorna (h);</p><p>tc = tempo necessário para se limpar e carregar uma dorna (h);</p><p>r = rendimento dos tratamentos finais</p><p>C = concentração do produto final no líquido fermentado (g/L)</p><p>V = capacidade útil da dorna (L)</p><p>D = número de dornas, de capacidade útil V, necessário para garantir a vazão F de</p><p>líquido fermentado;</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>89</p><p>r.t.C</p><p>M</p><p>F =</p><p>Onde:</p><p>F – vazão de líquido fermentativo que deve ser fornecido ininterruptamente ao</p><p>setor de tratamentos finais [L ou m³/h]</p><p>M – massa de produto final que se deseja obter [kg]</p><p>C – concentração do produto final do líquido fermentado [kg/m³ ou L]</p><p>t – tempo necessário para obter a massa de produto desejada [h]</p><p>(tf + td + tc)</p><p>r – rendimento dos tratamentos finais que devem conduzir ao produto desejado (%)</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>90</p><p>t – tempo necessário para obter a massa de produto desejada [h]</p><p>(tf + td + tc)</p><p>tf - tempo de fermentação – depende do processo de</p><p>fermentação em si</p><p>td - tempo de descarregamento da dorna</p><p>tc - tempo de carregamento e limpeza</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>91</p><p>tf depende do processo fermentativo; td pode ser calculado por:</p><p>F</p><p>V</p><p>td =</p><p>dc tt =</p><p>Além do tempo de descarga, tem-se o tempo de limpeza e</p><p>carregamento do fermentador (tc )</p><p>Para fins de dimensionamento de uma instalação, é razoável</p><p>considerar:</p><p>V = capacidade útil da dorna (L)</p><p>F = vazão média de líquido fermentado que deve ser</p><p>fornecido interruptamente ao setor de tratamentos finais (L/h)</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>Considerando como instante zero o início do trabalho com a dorna 1, a</p><p>dorna D deverá começar a funcionar no instante (D-1).td</p><p>Cronograma de funcionamento de dornas em um processo descontínuo.</p><p>(1) Início do preparo da dorna; (2) fim da carga; (3) fim da fermentação; (4) fim da</p><p>descarga.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>▪ Consideremos uma dorna denominada nº1, no tempo</p><p>tc=td ela será limpa e carregada</p><p>▪ Decorrido o intervalo tf, o líquido nela contido estará</p><p>completamente fermentado</p><p>▪ E, após outro intervalo de tempo td, ela se encontra</p><p>vazia e em condições de se reiniciar seu ciclo de</p><p>trabalho.</p><p>▪ Para que não haja interrupção de fornecimento de material fermentado, quando</p><p>terminar a descarga da dorna nº 1, deverá existir uma outra dorna (nº2) pronta</p><p>para ser descarregada. Quando a nº 2 tiver sido descarregada, deverá existir</p><p>dorna nº 3 em condições de iniciar sua descarga,...e assim por diante.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>Considerando o instante inicial como 1, sendo o início da dorna 1:</p><p>A dorna 2 vai começar no instante 1td → (2-1)td</p><p>A dorna 3 começa no instante 2td → (3-1)td</p><p>A dorna D começa no instante → (D-1)td</p><p>Por outro lado a dorna D deverá começar no instante td + tf da dorna</p><p>anterior.</p><p>Deverá existir, portando, um intervalo td separando o início de</p><p>funcionamento entre duas dornas consecutivas → (D-1).td</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>Por outro lado, a dorna D deverá começar a funcionar no instante td + tf:</p><p>Cronograma de funcionamento das dornas número 1 e número D.</p><p>(1) Início do preparo da dorna; (2) fim da carga; (3) fim da fermentação; (4) fim da</p><p>descarga.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>4.2 Fermentações descontínuas – cálculo do número de</p><p>fermentadores / dornas (D)</p><p>fd tt +</p><p>Assim temos:</p><p>fdd tttD +=− ).1(</p><p>fddd ttttD =−−.</p><p>fd tDt =− )2.(</p><p>mas:</p><p>F</p><p>V</p><p>td =</p><p>Então:</p><p>V</p><p>)t.F(</p><p>2D f+=</p><p>Como a dorna D deverá iniciar seu funcionamento de carga no</p><p>instante td + tf</p><p>97</p><p>EXERCÍCIOS PARA CÁLCULO DE</p><p>FERMENTADORES (DORNAS) E</p><p>PROCESSOS DESCONTÍNUOS</p><p>98</p><p>Exercício 1</p><p>Considerando volume de meio do reator 300L e Alimentação 100L/h,</p><p>calcule o número de dornas para o processo fermentativo de 12h e o</p><p>tempo de descarga.</p><p>Resolução:</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>V</p><p>)t.F(</p><p>2D f+=</p><p>99</p><p>Exercício 2</p><p>Em um sistema em batelada com múltiplos tanques, o tempo necessário</p><p>para limpeza e carga da dorna é de 2h e 45min. Deseja-se uma vazão</p><p>do meio fermentado de 500 L/h, determine a capacidade volumétrica e o</p><p>número de dornas, considerando que o tempo de fermentação é de 12h.</p><p>F = 500 L/h</p><p>tf = 12 h</p><p>tc = td = 2 h 45 min = 2,75 h</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>F</p><p>V</p><p>td =</p><p>V = 500 L/h x 2,75 h = 1375 L</p><p>V</p><p>tF</p><p>D</p><p>f ).(</p><p>2+=</p><p>Resolução:</p><p>100</p><p>Exercício 3</p><p>Uma indústria de corantes obtém sua matéria-prima a partir de um cultivo</p><p>de microrganismo em processo descontínuo. Durante seu crescimento,</p><p>o microrganismo produz grande quantidade do biocorante ficoeritrina,</p><p>que posteriormente é separado por filtração. O rendimento da filtração é</p><p>de 85 %. Sabendo-se que a indústria produz 1000 kg de ficoeritrina por</p><p>ano, que o tempo médio de cultivo do microrganismo é de 5 dias e que a</p><p>concentração média de corante obtida ao final da fermentação é de 150</p><p>mg/L. Pergunta-se:</p><p>a)Quantos fermentadores de 5000 L são</p><p>necessários para que essa</p><p>indústria consiga atingir sua meta?</p><p>b)Caso o rendimento da filtração seja melhorado para 95%, quantos</p><p>fermentadores poderão ser vendidos sem prejudicar as metas da</p><p>produção?</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>101</p><p>Exercício 3 - resolução</p><p>a) Quantos fermentadores de 5000 L são necessários para que essa</p><p>indústria consiga atingir sua meta?</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>r.t.C</p><p>M</p><p>F =</p><p>V</p><p>)t.F(</p><p>2D f+=</p><p>102</p><p>Exercício 3 - resolução</p><p>b) Caso o rendimento da filtração seja melhorado para 95%, quantos</p><p>fermentadores poderão ser vendidos sem prejudicar as metas da</p><p>produção?</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Aumentando o rendimento, 2 fermentadores podem ser vendidos</p><p>Exercício 4</p><p>Considerando o volume útil de um tanque igual a 250 L e a vazão 50 L/h,</p><p>calcule o número de dornas para um processo fermentativo de 8 h e o</p><p>tempo de descarga de cada dorna para que o setor de tratamento</p><p>receba ininterruptamente meio fermentado.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Resolução:</p><p>103</p><p>104</p><p>Exercício 5</p><p>Em um bioprocesso, sabe-se que a capacidade de metabolização dos</p><p>carboidratos pelas leveduras é de 16 L/h. O processo ocorre em</p><p>tanques com capacidade volumétrica de 5000 L. A vazão do material</p><p>fermentado deve ser de 120 L/h. Calcule o tempo de descarga e o</p><p>numero de tanques necessários para que esse processo se mantenha</p><p>em produção ininterrupta fornecendo material para o setor de</p><p>tratamentos finais (operações unitárias).</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>F = 120 L/h</p><p>V = 5.000</p><p>F</p><p>V</p><p>td = V</p><p>tF</p><p>D</p><p>f ).(</p><p>2+=</p><p>tqs10~5,9</p><p>5000</p><p>)5,312.120(</p><p>2 =+=D</p><p>htd 67,41</p><p>120</p><p>5000</p><p>==</p><p>Resolução:</p><p>4 FERMENTAÇÕES DESCONTÍNUAS</p><p>4.1 Aspectos práticos da fermentação descontínua</p><p>4.2 Processos descontínuos industriais (cálculo do número</p><p>de dornas)</p><p>5 FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA E</p><p>CONTÍNUA</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>5.2 Balanços materiais de substrato, célula e produto</p><p>5.3 Estudo do fenômeno do arraste</p><p>105</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Neste processo um ou mais nutrientes (incluindo o substrato) são</p><p>adicionados gradualmente ao fermentador durante o processo de</p><p>fermentação (cultivo) e os produtos permanecem no reator até o final da</p><p>fermentação.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Algumas finalidades são:</p><p>▪ Prevenção da inibição do crescimento por altas concentrações de</p><p>substrato;</p><p>▪ Minimização de formação de produtos tóxicos do metabolismo</p><p>celular;</p><p>▪ Aumento do período produtivo do processo;</p><p>▪ Possibilita maiores concentrações celulares;</p><p>▪ Adequação do processo fermentativo às condições operacionais.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Características principais</p><p>▪ O volume varia durante o decorrer da fermentação (embora possa ser</p><p>pequena a variação em alguns casos)</p><p>▪ A vazão de alimentação pode ser constante ou variar com o tempo, e</p><p>a adição de mosto pode ser contínua ou intermitente.</p><p>▪ É possível controlar a concentração de substrato na fermentação</p><p>(podendo assim interferir no metabolismo microbiano, levando a</p><p>diferentes perfis de concentração não só de substrato, mas também de</p><p>células e produto).</p><p>▪ No Brasil, predominam os processos de fermentação em batelada</p><p>alimentada, com reciclo de células. Os processos contínuos de</p><p>fermentação, existentes no país, também usam reciclo de células.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Aplicações</p><p>Minimização dos efeitos do controle do metabolismo celular.</p><p>Exemplo: produção de determinados antibióticos como neomicina,</p><p>estreptomicina, bacitracina, sofrem repressão pela presença de glicose em</p><p>concentrações mais elevadas.</p><p>Prevenção da inibição por substrato. Evita que elevadas concentrações de</p><p>substrato causem inibições da fermentação.</p><p>Exemplo: concentrações de glicose superiores a 100 g/L podem causar</p><p>inibição em fermentação alcoólica com Saccharomyces cerevisae.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Aplicações</p><p>Minimização da formação de produtos metabólitos tóxicos</p><p>Exemplo: para E. coli, fonte de carbono em excesso, mesmo em</p><p>aerobiose, levam a formação de ácido acético, inibidor de crescimento.</p><p>Superação de problemas frequentes de estabilidade em processos</p><p>contínuos.</p><p>Exemplo: contaminação e mutação espontânea.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA</p><p>Aplicações</p><p>Adequação do processo fermentativo a condições operacionais.</p><p>Exemplo: com o aumento do tamanho das dornas usadas nas</p><p>fermentações alcoólicas, a formação de espuma passou a ser um</p><p>problema devido ao grande volume dos fermentadores, entretanto, isso</p><p>pode ser resolvido com a operação em sistema descontínuo alimentado.</p><p>Estudo cinético de processos fermentativos.</p><p>O processo descontínuo alimentado permite:</p><p>▪ Manter baixos níveis de substrato por longos períodos</p><p>▪ Manter a concentração celular constante</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – classificação</p><p>1) Processo descontínuo alimentado repetitivo:</p><p>Uma fração constante de meio fermentativo é removido da dorna (o qual</p><p>será destinado à separação de produto fermentado) em intervalos de</p><p>tempos fixos, esse volume é recomposto por adição de mosto. Ex.:</p><p>produção de leveduras e antibióticos.</p><p>2) Processo descontínuo alimentado estendido:</p><p>Neste processo, a concentração de substrato limitante é mantida</p><p>constante, através do suprimento contínuo do nutriente, estendendo o</p><p>período de fermentação.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Objetivo: aumentar a extração de sacarose da cana, melhorando a</p><p>eficiência da moenda.</p><p>Moagem da cana</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Objetivo: retirar do caldo as impurezas menores que não foram retidas</p><p>no peneiramento, estas impurezas são basicamente do tipo: solúveis,</p><p>coloidais e insolúveis.</p><p>Tratamento do caldo</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>▪ Processo de fermentação mais comumente utilizado nas destilarias do</p><p>Brasil é o Melle-Boinot, cuja característica principal é a recuperação</p><p>de leveduras através da centrifugação do vinho (álcool etílico).</p><p>▪ O processo consiste basicamente no uso de solução de açúcar pronta</p><p>para fermentação do mosto, formado por caldo tratado e melaço, com</p><p>concentração final de aprox. 18º Brix.</p><p>▪ Inicialmente a dorna de fermentação é alimentada com a levedura</p><p>previamente tratada e preparada em cerca de 1/3 do seu volume (pé-</p><p>de-cuba) sendo o mosto alimentado em seguida de maneira gradual,</p><p>pois a rápida formação de CO2 poderá causar danos à dorna por</p><p>expansão do dióxido de carbono.</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>O tempo de fermentação varia em função do tipo de levedura</p><p>empregada, grau Brix do mosto e de outros fatores menores.</p><p>Normalmente, o tempo varia entre 6 e 8 horas com um teor</p><p>alcoólico de até 10ºGL (10% em volume) no final do processo.</p><p>O produto formado no final passa a se chamar vinho que após a</p><p>centrifugação para separação das leveduras, passa a se chamar</p><p>vinho delevedurado e então é encaminhado para a destilaria para a</p><p>obtenção do álcool hidratado e anidro.</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA</p><p>ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Assim que os açúcares se esgotam do mosto em fermentação, o vinho é</p><p>bombeado da dorna para a centrífuga separadora, onde ocorre a</p><p>separação: de um lado o leite de levedura e, do outro, o vinho</p><p>deslevedurado.</p><p>Obs.: Convencionalmente as células de leveduras são separadas pela</p><p>precipitação natural, ou seja, por decantação.</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>Fermentação alcoólica</p><p>Engenharia Bioquímica II</p><p>Os açúcares são transformados em álcool, segundo a reação simplificada</p><p>de Gay Lussac:</p><p>C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6</p><p>C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 23,5 kcal</p><p>O processo de fermentação gera calor que deve ser retirado para que as</p><p>leveduras mantenham as condições ideais requeridas.</p><p>5.1 Principais características e classificações</p><p>FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA – produção de etanol</p><p>glicose etanol</p><p>Slide 1: Engenharia Bioquímica II</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p><p>Slide 37</p><p>Slide 38</p><p>Slide 39</p><p>Slide 40</p><p>Slide 41</p><p>Slide 42</p><p>Slide 43</p><p>Slide 44</p><p>Slide 45</p><p>Slide 46</p><p>Slide 47</p><p>Slide 48</p><p>Slide 49</p><p>Slide 50</p><p>Slide 51</p><p>Slide 52</p><p>Slide 53</p><p>Slide 54</p><p>Slide 55</p><p>Slide 56</p><p>Slide 57</p><p>Slide 58</p><p>Slide 59</p><p>Slide 60</p><p>Slide 61</p><p>Slide 62</p><p>Slide 63</p><p>Slide 64</p><p>Slide 65</p><p>Slide 66</p><p>Slide 67</p><p>Slide 68</p><p>Slide 69</p><p>Slide 70</p><p>Slide 71</p><p>Slide 72</p><p>Slide 73</p><p>Slide 74</p><p>Slide 75</p><p>Slide 76</p><p>Slide 77</p><p>Slide 78</p><p>Slide 79</p><p>Slide 80</p><p>Slide 81</p><p>Slide 82</p><p>Slide 83</p><p>Slide 84</p><p>Slide 85</p><p>Slide 86</p><p>Slide 87</p><p>Slide 88</p><p>Slide 89</p><p>Slide 90</p><p>Slide 91</p><p>Slide 92</p><p>Slide 93</p><p>Slide 94</p><p>Slide 95</p><p>Slide 96</p><p>Slide 97</p><p>Slide 98</p><p>Slide 99</p><p>Slide 100</p><p>Slide 101</p><p>Slide 102</p><p>Slide 103</p><p>Slide 104</p><p>Slide 105</p><p>Slide 106</p><p>Slide 107</p><p>Slide 108</p><p>Slide 109</p><p>Slide 110</p><p>Slide 111</p><p>Slide 112</p><p>Slide 113</p><p>Slide 114</p><p>Slide 115</p><p>Slide 116</p><p>Slide 117</p><p>Slide 118</p><p>Slide 119</p><p>Slide 120</p>