3 Biorreatores

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Prof. M. Sc. Damião Junior Gomes 
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Denominam-se "biorreatores", "reatores bioquímicas", ou ainda "reatores biológicos", 
os reatores químicos nos quais ocorrem uma série de reações químicas catalisadas por 
"biocatalisadores". 
 
 
Esses biocatalisadores podem ser enzimas ou células vivas (microbianas, animais ou 
vegetais). 
 
 
Grupos 1: 
Biorreatores nos quais as reações ocorrem na ausência de células vivas, ou seja, são 
tipicamente os "reatores enzimáticos"; 
 
Grupo 2: 
Biorreatores nos quais as reações se processam na presença de células vivas". 
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Classificação dos biorreatores: 
 
Quanto ao tipo de biocatalisador: 
 
Células: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Enzimas: 
 
 
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A capacidade de um biorreator é variável. 
 
1 a 2 m3 – cultivo de patogênico ou células animais ou vegetais. 
 
Normalmente para a produção de substâncias ligadas à saúde. 
 
 
100 a 200 m3 – enzimas, antibióticos e vitaminas. 
 
 
Acima de 1000 m3 – processos que exigem pouca assepsia, como fermentação 
alcoólica e tratamento biológico de resíduos 
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Classificação dos biorreatores: 
 
Quanto a configuração do biocatalisador: 
 
Livres: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imobilizados: 
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Classificação dos biorreatores: 
 
Quanto a forma de agitação: 
 
Mecânica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pneumática: 
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Classificação detalhada dos biorreatores: 
 
*Reatores em fase aquosa (fermentação submersa): 
 Células/enzimas livres : 
 Reatores agitados mecanicamente 
 Reatores agitados pneumaticamente: 
 Coluna de bolhas 
 Reatores "air-lift“ 
 Reatores de fluxo pistonado. 
 
 
Células/enzimas imobilizadas em suportes: 
 Reatores com leito fixo 
 Reatores com leito fluidizado 
 
 
Células/enzimas confinadas entre membranas : 
 Reatores com membranas planas 
 Reatores de fibra oca 
 
 
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Classificação detalhada dos biorreatores: 
 
*Reatores em fase não aquosa (fermentação semisólida): 
 
Reatores estáticos 
 
Reatores com agitação 
 
Reatores com leito fixo 
 
Reatores com leito fluidizado gás e sólido 
 
 
 
 
 
 
Há uma grande variedade de configurações possíveis para os biorreatores mas, no 
entanto, pode-se afirmar que os mais amplamente empregados são os REATORES 
AGITADOS MECANICAMENTE (STR) 
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REATORES AGITADOS MECANICAMENTE (STR) 
 
É um vaso cilíndrico com altura(H) e diâmetro(D) na seguintes proporções: 1:1, 2:1 ou 3:1. 
Normalmente é equipado com Chicanas utilizadas para evitar a formação de vórtice. 
 
O agitador é montado no eixo central, podendo possuir ao longo de sua altura uma série de 
turbinas. 
 
 
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Agitadores em fluxo radial: 
 
Turbina RUSHTON 
Turbina Paddle 
Agitador em âncora 
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Agitadores de fluxo axial: 
Hélice marinha Hélice com fluxo duplo 
Hélice com grandes pás 
Agitador com fita helicóide 
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Funções da agitação: 
Homogeneizar o meio reacinal; 
Dispersar os gases no Líquido; 
Dispersar os líquidos nos líquidos; 
Dispersar os sólidos nos sólidos. 
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Agitadores Pneumáticos: 
 
Caracterizam basicamente pela ausência de agitador mecânico, sendo o líquido 
agitado pelo borbulhamento de gás. 
 
Apresentam menor tensão de cisalhamento, por isso é idela para o cultivo de 
células animais e vegetais. 
 
Reator coluna de bolas: movimentação aleatória. 
 
Reator Air-Lift: movimentação cíclica do líquido. 
Coluna de bolhas 
“Air-lift” 
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Biorreatores Estáticos: 
 
Caracterizam-se pela ausência de agitação. 
 
Os reatores de bandejas são limitados para transferência de oxigênio e controle das 
condições ambientais do processo. 
 
Biorreatores de Leito Fixo: 
 
Não há movimentação da partículas nas quais o biocatalisador está imobilizado. 
 
 
Biorreatores de Leito Fluidizado: 
 
Há movimentação da partículas nas quais o biocatalisador está imobilizado. 
 
Agentes que promovem a fluidização: 
Injeção de ar; 
Gás inerte; 
Corrente de recirculação do líquido no reator. 
 
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Os reatores de fase não aquosa se caracterizam pela ausência de 
"água livre" (30 a 80% de umidade). 
 
Ideal para fermentação semisólida 
 
Os reatores de bandejas são limitados quanto as condições de 
transferência de oxigênio e controle das condições ambientais do 
processo. 
 
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Reator tipo tambor rotativo apresentam uma melhor transferência de oxigênio e 
homogeneização por agitação 
 
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Leito fixo caracteriza-se pela passagem de ar ou gás inerte através de um leito de 
partículas sólidas. 
 
Gás 
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 No Leito fluidizado gás e sólido a fluidização ocorre com elevada vazão de gás. 
 
Melhora a transferência de massa no sistema; 
 
Auxilia no controle da temperatura. 
GásGás
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Como escolher um biorreator: 
 
Natureza do biocatalisador 
 Estabilidade da cepa; 
 Aeróbio ou anaeróbio; 
 Tamanho e forma das células. 
 
Propriedades do meio de fermentação 
Estado físico do substrato; 
 Sensibilidade ao calor; 
 Reologia dos componentes; 
 Tensão superficial 
 
 
Parâmetros bioquímicos do processo 
 Transferência de oxigênio; 
 Temperatura; 
 pH