Fermentação Antibióticos

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Processo de produção de antibióticos
Componentes:
Fernando Bozzola Pimenta
Guilherme William Lúcio
Rodrigo Leal da Fonseca
Ruither Borba Pimenta
Weslley Souza Nascimento
Prof.: Msc. José Waldir de Sousa Filho
1
Sumário
Introdução-------------------------------------------------------3
Objetivos ------------------------------------------------------- 5
Processo industrial da penicilina ------------------------- 6
Fases de um processo bioquimico ---------------------- 9
Formas de cultivo dos agentes microbianos 
 empregados em processos ------------------------------ 10
Caracteristicas do meio de fermentação -------------- 12
Recuperação de produtos ---------------------------------15
Operações unitarias usadas na recuperação 
 de produtos ----------------------------------------------------16
Fermentação da penicilina -------------------------------- 19
Biorreator ou fermentador ---------------------------------22
Bioprocesso industrial de produção da 
 penicilina -------------------------------------------------------23
Fluxograma simplificado do processo -------------------24
Meio de cultura para penicilina --------------------------- 25
Esterelização -------------------------------------------------- 26
Inoculação ------------------------------------------------------27
Remoção da biomassa---------------------------------------28
Adição de solvente ------------------------------------------- 29
Centrifugação --------------------------------------------------30
Extração ---------------------------------------------------------31
Secagem --------------------------------------------------------32
Armazenamento -----------------------------------------------33
Conclusão -------------------------------------------------------34
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Introdução
Antibióticos?
Alexander Fleming em 1928.
A penicilina
3
Introdução
Os antibióticos são produzidos por bactérias e fungos.
As principais fases da produção de penicilina são:
Preparação do inóculo
Preparação e esterilização do meio.
Inoculação do meio no fermentador.
Aeração forçada com ar estéril durante
 a inoculação.
Remoção do micélio após a 
 fermentação.
Extração e purificação da penicilina 
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Objetivos
Discutir a sua produção por fermentação, a extração 
 dos caldos fermentados e a produção de produtos
 de maior eficácia terapêutica por 
 modificação química da penicilina.
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O processo industrial da penicilina
O Processo industrial de obtenção de penicilina é classificado ou nomeado da seguinte maneira:
Processamento Upstream:
Referindo-se aos processos antes
da entrada para o fermentador e 
encampasses a qualquer tecnologia
que conduz à síntese de um 
produto. Ele inclui a exploração, desenvolvimento e produção.
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O processo industrial da penicilina
Processamento Downstream:
Referindo-se a processos feito para purificar a saída do fermentador até atingir o produto
 desejado, tal como extração e 
purificação de um produto de 
fermentação.
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O processo industrial da penicilina
Godoy, D. (s.d.). Processos Bioquímicos. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Departamento de Química e Ambiental.
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Fases de um processo bioquímico
Godoy, D. (s.d.). Processos Bioquímicos. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Departamento de Química e Ambiental.
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Formas de cultivo dos agentes microbianos empregados em processos
Cultivo Puro - Todas as células são da mesma espécie (ocorre na maioria dos processos industriais). 
Ex.: Produção de antibióticos por cepas
 de actinomicetos. 
 Cultivo Misto - Várias espécies de 
microrganismos atuam em conjunto. 
Ex.: Tratamento de resíduos e 
maceração de fibras. 
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Formas de cultivo dos agentes microbianos empregados em processos
Godoy, D. (s.d.). Processos Bioquímicos. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Departamento de Química e Ambiental.
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Características do meio de fermentação
Ser o mais barato possível (abundância, disponibilidade da matéria-prima).
Atender exigências nutricionais do 
microrganismo (agente 
transformação).
Auxiliar no controle do processo 
(efeito tamponante, evitar formação 
de espuma).
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Características do meio de fermentação
Estabilidade dos componentes durante armazenagem.
Ter composição razoavelmente fixa.
Não causar dificuldades na 
recuperação do produto ou no 
tratamento final do(s) resíduo(s).
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Características do meio de fermentação
Godoy, D. (s.d.). Processos Bioquímicos. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Departamento de Química e Ambiental.
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Recuperação de Produtos
Recuperação:
	Separação, purificação e concentração.
Localização dos produtos de fermentação
Intracelular: ácidos nucleicos, vitaminas, 
enzimas, antibióticos;
Extracelular: AA, ácidos orgânicos, 
álcoois, enzimas, antibióticos;
Intra e extracelular: antibióticos e vitaminas
 
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Operações unitárias usadas na recuperação de produtos
Floculação: flotação e sedimentação.
Filtração
Profunda ou Convencional: Separação de
 micélios de fungos e de actinomicetos;
Filtração absoluta em membrana ou
tangencial.
Microfiltração: 0,1 - 10 μm - bactérias e
leveduras. 
Ultra filtração: 0,001 - 0,1 μm – 
macromolécula.
Osmose reversa: 0,0001 – 0,001 μm
 solutos 
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Operações unitárias usadas na recuperação de produtos
Centrifugação:
Sistema líquido / sólido - separação de células.
Sistema líquido / líquido - separação de solvente.
Extração: Solventes - alguns 
 antibióticos.
Destilação: Ponto de ebulição 
 Etanol.
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Operações unitárias usadas na recuperação de produtos
Cristalização.
Desidratação.
Uso do calor - produto sem 
vida - Levedura seca.
Liofilização - produto vivo 
 inóculos.
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Fermentação da penicilina
FIGURA 1: FUNGO PENICILLIUM
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Fermentação da penicilina
FIGURA 2: BIOREATOR OU FERMENTADOR
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Fermentação da penicilina
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Materiais em contato com as 
 soluções ou inoculo
Inspeção visual
Materiais de agitação, porta de 
 entrada e saída
Resistencia a vapores 
 superaquecidos
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Biorreator ou fermentador
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Bioprocesso Industrial de Produção da Penicilina
Fonte: General bioprocess flow. Disponível em: <https://penicillin.wikispaces.com/General+bioprocess+flow>. 
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Fluxograma Simplificado do Bioprocesso 
Fonte: General bioprocess flow. Disponível em: <https://penicillin.wikispaces.com/General+bioprocess+flow>. 
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Meio de Cultura para Penicilina
A preparação e a escolha do meio de cultura é necessária em um bioprocesso.
O meio é constituído por sais tais 
como o sulfato de magnésio, fosfato 
de potássio e nitrato de sódio.
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Esterilização
Alta temperatura.
Alta pressão
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Inoculação
O inóculo são esporos do fungo Penicillium adicionados no fermentador
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Remoção da Biomassa
Utilização da filtração é de suma importância.
O filtro rotativo a vácuo é geralmente 
o mais utilizado.
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Adição de Solvente
Solventes orgânicos tais como o acetato de amila ou o acetato de butila são utilizados no bioprocesso.
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Centrifugação
Separar os resíduos sólidos a partir do componente líquido que contém a penicilina.
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Extração
Melhor pureza do produto (penicilina).
A solução de acetato é primeiramente misturada com um tampão de fosfato, seguido de uma 
 solução de clorofórmio, e misturada
 novamente com um tampão de 
 fosfato e finalmente numa solução
 de éter.
A penicilina é presente em alta
 concentração na solução de éter. 
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Secagem
A secagem é necessária para retirar toda a umidade presente no sal penicilina em pó.
Secagem em leito fluidizado.
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Armazenamento
Sal penicilina é armazenado em recipientes e mantidos num ambiente seco.
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Conclusão
Semelhanças com outros processos biotecnológicos.
Tipo de fermentação
Separação de fases
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DUVIDAS?!
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