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BIOPROCESSOS
Bioengenharia – Eng. Química
Prof.ª Bárbara Flaibam
2 º semestre de 2013
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
• A produção de vinhos e cervejas foi o primeiro processo
fermentativo desenvolvido em escala industrial.
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
• Século XX, a expansão da microbiologia industrial
possibilitou a produção de diversas substâncias: acetona,
butanol, etanol, ácido cítrico, antibióticos, etc.
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
• Atualmente, as fermentações encontram aplicações
novas: no tratamento ambiental, na produção de
alimentos e aditivos, de produtos químicos e de
medicamentos.
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
• Por motivos históricos, o termo processos
fermentativos se aplica a qualquer processo
microbiano operado em grande escala,
independentemente de ser ou não uma
fermentação.
• E o termo fermentador se usa como sinônimo de
biorreator, designando o recipiente onde ocorre o
processo.
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
PROCESSOS FERMENTATIVOS E A 
INDÚSTRIA
• O sucesso de um processo fermentativo depende
de uma definição correta de 4 pontos básicos:
– OMICRORGANISMO;
– OMEIO DE CULTURA;
– A FORMA DE CONDUÇÃO DO PROCESSO;
– AS ETAPAS DE RECUPERAÇÃO DO PRODUTO.
MICRORGANISMOS INDUSTRIAIS
• Microrganismos de interesse industrial, podem
ser obtidos:
– Isolamento a partir de recursos naturais;
– Compra de coleções de culturas;
– Obtenção de mutantes naturais;
– Obtenção de mutantes induzidos por métodos
convencionais;
– Obtenção de microrganismos recombinantes por
técnicas de engenharia genética.
MICRORGANISMOS INDUSTRIAIS
• Características desejáveis de microrganismos:
– Apresentar elevada eficiência de conversão do
substrato em produto;
– Não produzir substâncias incompatíveis com o
produto;
– Apresentar constância quanto ao comportamento
fisiológico;
– Não ser patogênico;
– Não exigir condições de processo muito complexas;
– Não exigir meios de cultura dispendiosos;
– Permitir a rápida liberação de produto para o meio.
MICRORGANISMOS INDUSTRIAIS
• As linhagens de microrganismos industriais ≠ das
linhagens originais.
• Alterações genéticas (mutações, recombinações)
obtidas no laboratório.
• Algumas vias metabólicas (metabolismo secundário),
podem ser alteradas, a fim de aumentar a síntese do
produto desejado e evitar a produção de algumas
substâncias desnecessárias.
MEIOS DE CULTURA INDUSTRIAIS
• Características gerais que devem ser consideradas
para o meio de cultura:
– Ser o mais barato possível;
– Atender as necessidades nutricionais dos
microrganismos;
– Auxiliar no controle do processo, evitando variações
drásticas no pH ou formação excessiva de espuma;
– Não provocar problemas na recuperação de produtos;
– Permitir algum tempo de armazenagem;
– Ter composição razoavelmente fixa;
– Não causar dificuldades no tratamento de efluentes.
BIOPROCESSOS
• A maioria dos processos industriais se desenvolve em
biorreatores de cubas de vidro ou de aço de até
200.000 litros.
• O desenho do biorreator deve se adequar ao
objetivo do processo.
• E deve responder a diversos imperativos, tais como a
esterilização do sistema, a aeração e
homogeneização do meio, o acréscimo de
nutrientes e de aditivos anti-espuma, a manutenção
do pH, etc.
BIOPROCESSOS
• Os modelos de biorreatores mais utilizados contam
com aeração e agitação mecânica. Em outros tipos
de biorreatores, em coluna ou torre, a
homogeneização depende da injeção de ar.
• Se o processo exigir assepsia, esta será conseguida
mediante:
– A esterilização do meio, dentro ou fora do fermentador.
– A desinfecção ou esterilização do equipamento, por
injeção de vapor ou mediante o calor gerado por
serpentinas.
– A esterilização do ar, mediante filtros adequados.
BIOPROCESSOS
DO LABORATÓRIO À INDÚSTRIA
Uma operação 
simples de 
laboratório pode 
ser impraticável, 
ou pouco 
econômica, 
quando realizada 
em grande escala.
CONDUÇÃO DO BIOPROCESSO
• CONTÍNUA ou DESCONTÍNUA (BATELADA);
• DESCONTÍNUA: o fermentador é carregado com a
matéria-prima e o inóculo correspondentes. A
fermentação prossegue até o esgotamento dos
nutrientes. Concluído o processo e extraído o produto, o
fermentador é esvaziado, limpo e esterilizado antes de
receber outra carga.
• CONTÍNUA: o acréscimo de nutrientes e a retirada do
produto ocorrem simultaneamente ao longo do
processo, eliminando-se quase totalmente o tempo
improdutivo.
CONDUÇÃO DO BIOPROCESSO
• Entre o sistema em batelada e o sistema contínuo:
• SISTEMA INTERMEDIÁRIO DE BATELADA ALIMENTADA:
em que, periodicamente, parte do conteúdo (meio de
cultivo + produto) é retirada e substituída por meio
fresco.
RECUPERAÇÃO DO PRODUTO
• A recuperação do produto representa uma fração
considerável do custo de um processo fermentativo.
• Se o produto for secretado fora da célula, estará
disperso em um volume grande de água e será
necessário separá-lo por decantação ou filtração.
• Mas se o produto permanecer dentro das células,
estas terão que ser desintegradas para proceder a
sua extração.
RECUPERAÇÃO DO PRODUTO
• A purificação do produto envolverá outros
procedimentos, como a cristalização e os métodos
cromatográficos.
• PROBLEMA CONSIDERADO: o despejo dos resíduos de
uma fermentação. Podem representar um perigo para o
meio ambiente como, por exemplo, o vinhoto resultante
da produção de etanol ou o soro das indústrias de
laticínios.