FERMENTAÇÃO SEMI CONTÍNUA

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RAUL LUCENA | RODRIGO MENDES | SUZANA MARJORIE | WALTER FARIAS
FERMENTAÇÃO SEMI-CONTÍNUA
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS ANIMAIS
BACHARELADO EM BIOTECNOLOGIA
1
HISTÓRICO
13/04/2016
2
Sabor fermentados X não fermentados
Sumérios, egípcios, assírios e babilônios
Chineses 1000 a.C. missô feito com soja
Uso de carnes na fermentação
1ª Definição de fermentação, pelo francês Louis Pasteur
“Mecanismo utilizado pelos seres vivos para produzir energia na ausência de oxigênio.”
FONTE: cdcc.sc.usp.br
2
PROCESSOS FERMENTATIVOS
13/04/2016
3
Transformação realizada pelos 
microrganismos (biocatalisadores), onde
metabolizam o composto químico.
FONTE: todabiologia.com
3
AGENTES DE FERMENTAÇÃO
13/04/2016
4
Alta eficiência na conversão de um dado substrato;
Não produzir substâncias incompatíveis;
Apresentar constância quanto ao comportamento fisiológico;
Não ser patogênico;
Não exigir condições de processo muito complexas;
Não exigir meios de cultura dispendiosos;
FONTE: mercadolivre.com.br
4
PREPARO DO INÓCULO
13/04/2016
5
Cultura
100 mL
5º Brix
500 mL
7º Brix
2.500 mL
9º Brix
12.500 mL
11º Brix
50 a 100 L
500 a 1.000 L
5.000 a 15.000 L
5
PROCESSO GERAL
13/04/2016
6
FONTE: todabiologia.com
Seleção MO
Preparo do
Inóculo
MEIO DE CULTURA
+
Biorreator
industrial
Produto
Tratamento efluente
Caldo
fermentado
Células
6
PROCESSO SEMICONTÍNUO
13/04/2016
7
São intermitentes os fluxos de entrada 
do meio no reator quanto o de saída do 
material fermentado. 
Baseia-se: 
7
PROCESSO SEMICONTÍNUO
13/04/2016
8
8
PROCESSO SEMICONTÍNUO
13/04/2016
9
9
SUCESSO DO PROCESSO SEMICONTÍNUO
13/04/2016
10
Microrganismo utilizado;
Preparo do inóculo;
Concentração microbiana;
Temperatura;
pH;
Fornecimento de nutrientes.
10
CONSIDERAÇÕES DO PROCESSO SEMICONTÍNUO
13/04/2016
11
Dado:
Microrganismos: Maior concentração inicial, menor tempo de fermentação;
Substrato: Maior concentração inicial, maior o tempo de transformação em produto;
Nutrientes: Baixo número, lenta transformação em produto;
Produto: Alta quantidade, pode inibir a atuação dos microrganismos.
11
PROCESSO SEMICONTÍNUO e DESCONTÍNUO DE CORTE
13/04/2016
12
DESCONTÍNUO DE CORTE
Maior escala
Maior chance de contaminação
Produtos só no final de todas as dornas
12
PROCESSO SEMICONTÍNUO e DESCONTÍNUO ALIMENTADO COM APROVEITAMENTO DE CÉLULAS
13/04/2016
13
DESCONTÍNUO ALIMENTADO COM APROVEITAMENTO DE CÉLULAS
Maior complexidade
Maior necessidade de mão de obra
13
VANTAGENS
PRODUÇÃO DE ÁLCOOL
Uma porção da cultura é coletada em intervalos de tempos e o meio fresco é adicionado à dorna. Nesse processo há uma variação no volume da cultura.
Não há necessidade de ter uma dorna separada para o inoculo, exceto no início. O tempo também não é desperdiçado para a limpeza e reesterilização. 
Outra vantagem desta operação é que não é requerido muito controle de lavagem das dornas, utilização de biocidas. 
Possibilidade de operar o fermentador por longos períodos (às vezes alguns meses) sem que seja necessário preparar um novo inoculo.
Possibilidade de aumentar a produtividade do reator apenas modificando a forma de operação.
14
DESVANTAGENS
Há um alto risco de contaminação e mutação devido aos longos períodos de cultivos e as operações manuais. 
Além disso, são necessários reatores de volumes maiores e os custos de investimento são levemente mais elevados.
15
PROCESSO DE MELLE-BOINOT
Fundamenta-se no reaproveitamento das células de leveduras provenientes de uma fermentação anterior e que são separadas do vinho por centrifugação
As células obtidas são tratadas com ácido até ph 2,5 a 3,0 por 3 horas, em dornas menores, denominadas cubas de tratamento, onde também recebem nutrientes, água e agitação, revigorando-se antes de uma nova fermentação 
Considerando-se a necessidade do emprego da centrifuga e o seu custo elevado, normalmente é utilizada em unidades de médio e grande porte. (Ex: fabricação de álcool) 
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FLUXOGRAMA GERAL
VANTAGENS DO PROCESSO
Fermentações mais pura, devido ao pré-tratamento ácido do levedo; Elevado rendimento alcoólico. 
Maior rapidez da fermentação pelo maior teor de levedo recuperado; Álcool de melhor qualidade. 
Diminuição da contaminação bacteriana; Menos incrustações nos aparelhos de destilação pela retenção do material orgânico pelas centrifugações.
PRODUÇÃO DE VINAGRES
PROCESSO DE ORLEANS
Conhecido também como lento, superficial ou estacionário, é o processo mais antigo (surgiu em 1670) utilizado até hoje para a fabricação caseira de vinagre;
Produz vinagre de excelente qualidade empregando somente fermentado como matéria-prima.
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Figura 1: Recipiente utilizado para produção do vinagre pelo método Orleans.
FLUXOGRAMA
ARTIGO
Improvement production of bacterial cellulose by semi-continuous process in molasses medium
MELHORIA DA PRODUÇÃO DE CELULOSE BACTERIANA POR PROCESSO SEMICONTÍNUO EM MEIO DE MELAÇO
Fatih Çakar, Işılay Özer, A.Özhan Aytekin, Fikrettin Şahin
2014
INTRODUÇÃO
DIFERENÇAS
BACTERIANA
Pura
Antialergênica
Grau de polimerização
Cristalinidade
Resistencia a tração
Lignina
Hemicelulose
VEGETAL
INTRODUÇÃO
IMPORTÂNCIA DA CELULOSE
INTRODUÇÃO
MICROORGANISMO
Gluconacetobacter xylinus (Acetobacter xylinum) é a bactéria mais estudada e elucidada, uma vez que tem um elevado nível de produção de celulose bacteriana em cultura líquida. (Ross, Mayer, & Benziman, 1991).
INTRODUÇÃO
MEIO DE CULTIVO
Custo do meio de fermentação, 30% do custo total, desempenha um papel crítico ao longo do custo total em fermentações microbianas. (Rivas, Moldes, Dominguez, & Parajo, 2004)
Novo meio de cultivo de baixo custo
Melaço de Cana
Subproduto da fase final de cristalização do processo de produção de açúcar
Candidato promissor para ser uma fonte de carbono 
de baixo custo na indústria microbiana
OBJETIVOS
Investigar a produção de celulose bacteriana por Gluconacetobacter xylinus com o modo de operação semi-contínua em cultura estática utilizando meio de melaço, a fim de melhorar a produção de BC. 
METODOLOGIA
1. ESTIRPE BACTERIANA E CULTIVO
Isolada, identificado rRNA 16S
Incubadas 5-15 dias a 30◦C, Melaço 120ml 
Processos semicontínuos 
Relação volume 1/3 (40 ml), 1/2 (60 mL) e 2/3 (80 ml) - SCP 33, SCP 50 e SCP 66
Meios HS e Zhou
METODOLOGIA
2. ANÁLISE BC E AÇÚCARES
Após o período de incubação, BC foi recolhido a partir do caldo de cultura
BC foi medida utilizando liofilização repetitiva
P/ analisar açúcares, ensaio de DNS (Miller, 1959)
Teste de fenol-ácido sulfúrico (Masuko et al., 2005)
METODOLOGIA
3. TRATAMENTO DO MELAÇO
Empresa local (Torku Seker, Turquia)
O melaço bruto foi diluída 2 x com AD, pH 3.0
Aquecimento
Centrifugação
Esterilização
METODOLOGIA
Fonte: http://www.shimadzu.com.br
4. ESPECTROFOTÔMETRO DE INFRAVERMELHO POR TRANSFORMADA DE FOURIER (FT- IR)
5. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A produção de BC não foi observada em melaço clarificado;
A produção de BC em meio HS foi mais alto do que os outros meios até 10 dias de incubação;
A produção de BC em melaço teve aumento elevado na sua concentração em 7 dias;
Não foi observado aumento significativo na produção de BC em meios HS e Zhou, diferentemente do meio de melaço.
Produção de BC com aumento do tempo de incubação.
1 - Sistema descontínuo para a produção de celulose
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1 - Sistema descontínuo para a produção de celulose
RESULTADOS E DISCUSSÃO
2 – Modo de operação semicontínuo à diferentes mudanças na razão do volume 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
3 – Modo de operação semicontínuo à diferentes períodos de incubação
RESULTADOS E DISCUSSÃO
4 – Caracterização de BC
Comparativo da estrutura da fibra de celulose em meio HS
e melaço.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
4 – Caracterização de BC
Conforme o período de incubação a estrutura passou de uma fibra fina para uma estrutura como uma teia.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
4 – Caracterização de BC
Espectro de FT-IR.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
5 – Análise de polissacarídeo e açúcar redutor
RESULTADOS E DISCUSSÃO
5 – Análise de polissacarídeo e açúcar redutor
CONCLUSÃO
Quando considerada a escala industrial para obtenção de celulose, o método semi-contínuo é considerado o melhor processo de produção.
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RAUL LUCENA | RODRIGO MENDES | SUZANA MARJORIE | WALTER FARIAS
FERMENTAÇÃO SEMI-CONTÍNUA
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS ANIMAIS
BACHARELADO EM BIOTECNOLOGIA
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