Aula 6 - Eng BioQuimica B

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
CINÉTICA DO PROCESSO FERMENTATIVO
							Aula 6
Livro: Biotecnologia Industrial – Schmidell, Lima, Borzani - Vol 2-Cap. 6
*
*
 Cinética de Bioprocessos: 
Avaliar a evolução dos valores de concentração de um ou mais componentes, do sistema de cultivo em função do tempo de fermentação;
Componentes do sistema
Microorganimos (biomassa) – X
Produto(s) do metabolismo – P
Nutriente do substrato que compõem o meio de cultivo - S
*
*
Curva de ajuste dos resultados de uma
experiência idealizada de fermentação
*
*
 Parâmetros para determinação da 							Cinética
Dentre os produtos formados, escolhe-se o produto de interesse econômico;
Quanto ao substrato, adota-se o denominado substrato limitante:
o conhecimento dos perfis de variação do substrato, produto e biomassa representam o ponto de partida para a descrição quantitativa de uma fermentação.
*
*
Informações Importantes:
Identificação da duração do processo (geralmente baseada nos instantes em que X e P apresentam valores máximos (Xm e Pm);
Possibilita a transposição de um experimento de laboratório para escala industrial;
A cinética também possibilita uma comparação quantitativa entre as diferentes condições de cultivo (pH, T);
 Parâmetros para determinação da 						 Cinética:
*
*
Medida do Crescimento Microbiano
Crescimento: 
Aumento ordenado de todos os componentes celulares (aumento da BioMassa);
Multiplicação:
Aumento do número de indivíduos de uma população;
*
*
Acompanha-se o crescimento de uma cultura de Microorganimos 
*
*
Curva de Crescimento Microbiano
 lnX vs tempo
*
*
Cálculo da Velocidade específica de Crescimento
µ: velocidade específica de crescimento da população microbiana
*
*
*
*
*
*
*
*
Formas de medir o crescimento microbiano
*
*
		Parâmetros de Transformação:
Velocidades instantâneas de transformação (inclinação das tangentes às respectivas curvas):
Crescimento e Reprodução dos microorganimos:
Consumo de substrato:
Formação de Produto:
*
*
Velocidades Específicas de Transformação:
Como a concentração do agente microbiano X aumenta durante o processo contínuo e descontínuo, é mais lógico analisar os valores das vel. instantâneas com relação à referida concentração microbiana, ou seja, especificando-as com respeito ao valor de X em uma dado instante.
Velocidade específica de Crescimento Microbiano:
Velocidade específica de Consumo de substrato:
Velocidade específica de formação de produto:
*
*
Classificação dos Processos Bioquímicos Quanto à Cinética do Processo
CLASSIFICAÇÃO DE GADEN
Considera a associação da formação do produto com o crescimento microbiano;
Consumo de substrato;
Crescimento do microorganismos;
Formação do produto;
*
*
 CLASSIFICAÇÃO DE GADEN
Classificação dos processos quanto à formação do produto:
Crescimento Associado (Tipo 1)
Crescimento Semi-Associado (Tipo 2)
Crescimento Não- Associado (Tipo 3)
*
*
		Tipo 1: Produção associada ao 			Crescimento Microbiano
Compostos produzidos simultaneamente à síntese de células microbiana na fase de crescimento
 A formação do produto está 
diretamente associado a formação 
da biomassa no reator e ao 
consumo de substrato
“COMEU  EXCRETOU”
Exemplo: Fermentação alcóolica,
Produção de aminoácidos, enzimas
*
*
 Tipo 1: Produção associada ao 
 Crescimento Microbiano
Variação das concentrações em função do tempo – fermentação alcoólica
*
*
							Tipo 1:
Variação das velocidades específicas em uma fermentação alcoólica
Formação do metabólito está diretamente associado às reações do metabolismo ou decomposição do substrato.
*
*
 Tipo 2: Produção Semi-Associada ao 	 	 Crescimento Microbiano 	 
No início ocorre a formação de produto de forma intracelular;
A célula fica intoxicada e começa a expulsar o produto;
Só libera o produto quando
 todo o substrato for consumido;
Ex: Fermentação cítrica
*
*
 Tipo 2: Produção Semi-Associada ao 	 	 Crescimento Microbiano 	 
*
*
 Tipo 2:
Observa-se 2 fases distintas:
1ª: a velocidade específica de consumo de substrato está diretamente relacionada ao crescimento dos microorganimos, não havendo praticamente formação do produto.
2ª fase: há uma boa semelhança entre os perfis das 3 velocidades.
*
*
A formação do produto não está diretamente relacionada à razão de crescimento das células.
Usualmente o produto se 
acumula durante o período de
 limitação dos nutrientes que
 segue a fase ativa de 
crescimento.
O produto só aparece na fase
 estável do cultivo celular. 
Tipo 3: Produção Não associada ao Crescimento 	 
*
*
							Tipo 3:
A produção é lenta  associado a produção de moléculas complexas
O microorganismo só libera para o meio o produto quando sofre um fator de stress 
		Ex: falta de nutrientes
Ex: produção de antibióticos
*
*
							Tipo 3:
A máxima velocidade específica de formação de produto ocorre quando as demais velocidades sofreram uma redução significativa:
No começo da fermentação predominam transformações produtoras de energia com formação de biomassa, sendo que o antibiótico é formado quando o metabolismo oxidativo se encontra atenuado
*
*
A escolha do tipo do reator também depende da classificação do processo microbiano:
TIPO 1- Permite regime contínuo e batelada;
TIPO 2 – Preferencialmente regime batelada;
TIPO 3 – Preferencialmente regime batelada;