Fermentação em Estado Solido

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Concurso público Edital 18/2010
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Prof. MSc. Alex Sander Rodrigues Cangussu
Disciplina: Tecnologia Processos Fermentativos 
HISTÓRICO, MICRORGANISMOS UTILIZADOS, SUBSTRATOS E REATORES, CONTROLE DE PROCESSO.
FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO:
Concurso público Edital 18/2010
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Fermentação em Estado Sólido.
Fermentação em Substato Solido.
Fermentação em Meio Semi-Solido,
Fermentação Semi-Sólida.
Sigla: FSS, FMS e FES.
 Fermentação em Estado Sólido.
Histórico do Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Cultura de microrganismos sobre ou dentro de partículas em matriz sólida (substrato/material inerte), onde o conteúdo de líquido está a um nível de atividade de água, que assegure o crescimento e metabolismo das células e não exceda á máxima capacidade de ligação da água com a matriz sólida.
Concurso público Edital 18/2010
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Filtro biológico aeróbio em tratamento de águas residuárias.
Fermentação acética para obtenção de vinagre.
	Percolação de nutrientes líquidos em uma matriz sólida inerte e insolúvel com microrganismos imobilizados.
Cultivo de microrganismos em meio com Agar para isolamento.
Histórico do Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Não é FSS
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Produção de molho de soja - 1000 a.C.
Produção de chiang – 2.500 e 500 a.C.
Koji é uma massa umidificada de um cereal cozido que crescia Aspergillus oryzae e a produção de um complexo enzimático.
Produção de alcool etilico a partir de milho – Fermentadores tipo tambores rotativos, estaticos ou bandejas.
	(HESSELTINE, UNDERKOFLER et al.,1937 a 1949). 
Histórico do Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos:
Modificação enzimática do meio – koji.
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Foco principal FSS – produção de enzimas microbianas.
2ª Guerra Mundial – opção desenvolver produção de penicilina em fermentação líquida – forma de agilizar obtenção.
Queda dos estudos em FSS e praticamente exclusivamente Fermentação submersa
Histórico do Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos:
Exemplo: citações produção ácido cítrico - 1936 e retorno em 1975.
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Baixos niveis de agua no sistema – fungos filamentosos tem sido preferencial em pesquisa.
Melhor capacidade de crescimento nestas condições.
Rhizopus, Trichoderma, Penicillum, Aspegillus
Obenção enriquecimento proteico, produção de enzimas.
FSS – Microrganismos, condições ambientais, temperatura e umidade do sistema: opção para obtenção de produtos
Microrganismos utilizados:
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Função: crescimento microrganismo.
1º Suporte sólido – atua como fonte de nutrientes.
2º Nutrientes solúveis em água e os microrganismos ficam aderidos a uma matriz sólida, inerte ou não que absorve o meio de cultura.
Maioria utilizam o Suporte sólido em que atua tambem como fonte de nutriente.
Substratos FSS:
(SCHMIDELL,2001)
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Produção de esporos de Aspergilus niger em sabugo de milho umedecido com solução de sacarose para a formação de inoculo na produção de ácido cítrico.
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos de meios de cultura na FES:
 Meio de cultura Fermentação em Estado Sólido.
Sabugo de milho - FES
Concurso público Edital 18/2010
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Solução de glicose e nutrientes umedecendo bagaço de cana para a produção de ácido lático - e obtenção de álcool etílico em bagaço de cana umedecido com melaço.
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos de meios de cultura na FES:
 Meio de cultura Fermentação em Estado Sólido.
Bagaço de Cana - FES
Concurso público Edital 18/2010
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Partícula de polpa de madeira fornece umidade e ventilação em meio de arroz ou farelo de trigo para a produção de enzimas.
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos de meios de cultura na FES:
 Meio de cultura Fermentação em Estado Sólido.
Trigo - FES
Concurso público Edital 18/2010
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Argila – matriz sólida inerte insoluvel – não exerce influência sobre o consumo substrato e facilita a separação.
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos de meios de cultura na FES:
 Meio de cultura Fermentação em Estado Sólido.
Argila – Suporte – Separação - FES
Concurso público Edital 18/2010
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Produção de esporos de Aspergilus niger em sabugo de milho umedecido com solução de sacarose para a formação de inóculo na produção de ácido cítrico.
Solução de glicose e nutrientes umedecendo bagaço de cana para a produção de ácido lático.
Partícula de polpa de madeira fornece umidade e ventilação em meio de arroz ou farelo de trigo para a produção de enzimas e obtenção de álcool etílico em bagaço de cana umedecido com melaço.
Argila – matriz sólida inerte insoluvel – não exerce influência sobre o consumo substrato e facilita a separação.
(SCHMIDELL,2001)
Exemplos:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Esmagamento, quebra, moagem e peneiramento – adequar o meio á granulometria mais adequada ao processo.
Suplementação de nutrientes e correção de pH – suprir a falta de algum nutrientes e adequar melhores condições crescimento microrganismos.
Hidrolise acida ou alcalina de material celulósico- facilitar a atuação enzimática.
Embebição – regular o teor de umidade inicial do processo.
Substratos FSS:
Pré – Tratamento.
(SCHMIDELL,2001)
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Vaporização ou aquecimento – visa a gelatinização ou inchamento do substrato.
Adição de agente sequestrante – retirar íons metálicos do meio – que podem diminuir o rendimento.
Processo de esterilização – visa diminuir ou eliminar contaminações – Causa modificações do substrato.
Alternativa não usar a esterilização e Aumentar quantidade do inoculo que miminiza a contaminação do substrato.
Exemplo: Obtenção de penicilina e etanol.
Substratos FSS:
Pré – Tratamento.
(SCHMIDELL,2001)
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Celulose, hemicelulose e lignina oriunda da biomassa vegetal/e estercos de animais para produção de compostos orgânicos.
Farelo e palha de trigo, farinha e farelo de soja, farinha, resíduos sólidos processamento da mandioca.
Bagaço de cana e melaço para produção de enzimas
Sorgo, polpa de beterraba, bagaço de maçã.
Sacarose, polpa de beterraba e grão de argila, Farinha de mandioca e solução de nutrientes para determinações das cinéticas de processo.
Substratos FSS:
Materias-pimas.
(SCHMIDELL,2001)
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Processo em Batelada.
O meio é adicionado ao reator, ocorre a inoculação do substrato e a incubação por um tempo.
Obtem o produto por suspensão do meio com agua, soluções-tampão ou solventes ( enzimas, acidos e alcool)
Secado e armazenado (bioinseticidas ou proteia microbiana).
(SCHMIDELL,2001)
Reatores FSS:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Reatores FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Reator tipo Frasco de Fernbach
Reator tipo garrafas Roux
Reatores Erlenmeyer
Reatores tipo bandejas
Incluir peneira
Escala laboratorial
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Reatores FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Escala Industial
 Tanques circulares: 
Otimização etapas de alimentação, esterilização, inoculação e 
 retiradas de produtos automaticamente.
Tubular horizontal:
 Tambor rotativo – o substrato é esterilizado e esfriado diretamente no tambor
 Rotação de 1 a 180rpm.
Esteira rolante: 
 Variante do reator de bandeja – inoculação e incubação do material esterilizado são realizado em esteiras de fundo perfurado por onde circula o ar úmido.
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Controle de umidade, Temperatura e pH do meio.
 Velocidade e frequência de agitação.
 Transferência de oxigênio e nutrientes.
Características do substrato.
Estimativa crescimento e Automação processo
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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 é um dos principais parâmetros que influência o processo.
Natureza substrato, necessidades microrganismos, tipo de produto final desejado – no inicio e ao longo da fermentação
Umidade elevada – diminuição da porosidade do substrato – menor difusão O2 – menor troca gasosas – aumento de contaminação.
Umidade menor – maior dificuldade na difusão de nutrientes – menor crescimento – menor produção – teor abaixo 12% não há crescimento.
Processo koji – Umedecido durante o cozimento 35-40% - mantém passagem ar 80 – 90% UR.
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Umidade:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Fornece quantidade de agua não ligada viável disponível ao microrganismo.
É a razão entre pressão de equilibrio de vapor substrato em relação a água pura – a mesma temperatura.
Cada microrganismo tem um nivel de aw minimo para o metabolismo.
Fungos aw minima = 0,7; leveduras = 0,8 e bacteria = 0,9
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Atividade de Água:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Atividades metabolicas microrganismos e caracteristica substrato eleva-se a temperatura.
Necessidade introduzir ar comprimido através do meio, controle temperatura sala, ou equipamento fermentação.
pH importante mais dificil controle durante o processo.
Utiliza substrato com boa capacidade tamponante.
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Temperatura, pH:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Melhora a homogeneização do processo.
Interfere na formação de esporos e no desenvolvimento microrganismo.
Danificação das hifas do fugos filamentosos.
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Aeração, Agitação:
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Dificil estimar diretamente a biomassa.
Utilizar metodos indiretos:
Estimativa da quantidade de proteína por infravermelho.
Determinação da quantidade de CO2 e O2 na atmosfera do fermentador.
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Estimativa Crescimento
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Poucas informações disponiveis literatura.
Enzimas extracelulares – diluente, agua corrente, agua destilada, solução diluida de sais ou tampão.
Controle Processo FSS:
(SCHMIDELL,2001)
Extração Produtos
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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Exemplificação
FSS:
(CRUZ. Et.al. 2011) 
 Fermentação em Estado Sólido.
Concurso público Edital 18/2010
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(CRUZ. Et.al. 2011) 
 Fermentação em Estado Sólido.
Exemplificação
FSS:
Concurso público Edital 18/2010
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(CRUZ. Et.al. 2011) 
 Fermentação em Estado Sólido.
Exemplificação
FSS:
Concurso público Edital 18/2010
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(CRUZ. Et.al. 2011) 
 Fermentação em Estado Sólido.
Exemplificação
FSS:
Concurso público Edital 18/2010
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Descrita no Plano de Curso : 
Tecnologia Processos Fermentativos – I – 2013 - I.
Bibliografia Recomendada
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
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