3 Classificacao dos Processos Fermentativos (2015 09 18 15 14 46 UTC)

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PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Adolfo Marcito 
FERMENTAÇÃO 
processo bioquímico 
microrganismos retiram do meio 
material nutritivo de que necessitam 
ação catalítica de enzimas 
 produzem substâncias. 
FERMENTAÇÃO 
FERMENTAÇÃO ou respiração celular 
As células vivas necessitam de energia para 
a realização de suas funções vitais. 
 
Degradam o “combustível” celular. 
 
 enzimas 
C6H12O6 ⎯→ 2 C2H5OH + 2 CO2 + ENERGIA ( - ) 
 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
FERMENTAÇÃO 
 
 enzimas 
C6H12O6 + 6 O2 ⎯→ 6 CO2 + 6 H2O + ENERGIA ( + ) 
RESPIRAÇÃO 
FERMENTAÇÃO 
ü  A Biotecnologia visa obter produtos 
metabólicos a partir de material biológico. O 
processo consiste em duas fases distintas e de 
igual importância. 
ü  Fermentação: produção da substância. 
ü  Separação e purificação do produto. 
FERMENTAÇÃO 
Controle 
ü Escolha de microrganismos 
ü Escolha dos substratos 
ü Escolha da temperatura adequada 
ü Escolha do pH adequado 
FERMENTAÇÃO 
ü  As substâncias resultantes dos processos de 
fermentação, de acordo com suas 
características, são transformadas em produtos. 
ü  Quando são originados álcoois como produtos, 
estes são utilizados em bebidas alcoólicas. 
ü  Quando são originados ácidos como produtos, 
estes são aproveitados para preparar iogurte, 
queijos, bebidas fermentadas e vegetais 
fermentados (picles, chucrute, azeitona). 
FERMENTAÇÃO 
Por bactérias Por leveduras Por mofos 
ü Acética 
ü Lática 
ü Acetobutílica 
ü Propiônica 
ü Glucônica 
ü Alcoólicas 
ü Glicéricas 
ü Acido cítrico 
ü Ácido glucônico 
ü Ácido lático 
ü Ácido fumárico 
ü Manitol 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO LÁCTICA 
Microrganismos: Streptococcus lactis; 
Bacillus destrolacticus, delbrueckii, casei, 
bulgaricus, leishmanii; Streptobacterium. 
Substrato: glicose de milho, sacarose, soros de 
leite, melaços, lactose, hidrolisado de batata. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO LÁCTICA 
Produtos originados: Kefir, Lében, Iogurte, 
Coalhadas, Chucrute, Azeitona, Picles. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO ACÉTICA 
Microrganismos: Acetobacter aceti; Acetobacter 
xylinum; Acetobacter suboxidans; Acetobacter 
rancens; Acetobacter pasterianus; Acetobacter 
ascendens; Acetobacter acetigenum; 
Acetobacter melanogenus; Bacillus orgeanense; 
Bacillus schuetzenbachii. 
Substrato: etanol em presença do ácido 
acético, glicose, frutose, glicerol, manitol. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO ACÉTICA 
Produtos originados: 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
Microrganismos: Sacharomyces cervisiae; 
Sacharomyces carlsbergensis. 
Substrato: sacarose, amido e celulose 
sacarificados. 
Produtos originados: cerveja, vinhos, bebidas 
alcoólicas, pão, álcool. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO PROPIÔNICA 
Microrganismos: Propionibacterium thoeni; 
Clostridium propionicum; Micrococcus lactilicus; 
Propionivacerium thecnicum; Propionibacterium 
shermanii. 
Substrato: lactose, lactatos, ácido lático e glicerol. 
Produtos originados: queijo Ementhal e Gruyère. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO CÍTRICA 
Microrganismos: Aspergillus niger; Aspergillus 
clavatus; Penicillium luteum; Penicillium citrinum. 
Substrato: açúcares, glicose. 
Produtos originados: ácido cítrico. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO GLUCÔNICA 
Microrganismos: Penicillium luteum; Acetobacter 
oxydans; Pseudomas fluorescens; Pseudomas 
ovalis; Acetobacter gluconicum. 
Substrato: glicose. 
Produtos originados: ácido glucônico e 
gluconatos 
ü Estabilizador 
ü evitar rancificação; 
ü evita escurecimento de batatas fritas; 
ü acelerador de cura de embutidos. 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
FERMENTAÇÃO GLUCÔNICA 
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE 
FERMENTAÇÕES EMPREGADAS NA 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
PRODUÇÃO DE LÍPIDES 
Microrganismos: Penicillium javanicum; 
Penicillium aurantiobrunneum; Aspergillus flavus. 
Produtos originados: ácidos oléico, linoléico 
e ácido palmítico. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Oxigênio 
Anaeróbica: não utilizam oxigênio. 
alguns processos pode haver oxigênio; 
outros pequenas quantidades são suficientes 
para inibir a biossíntese do produto. 
Ex.: fermentação alcoólica, láctica e 
acetobutílica. 
Aeróbica: necessitam de oxigênio. 
 
Ex.: fermentação acética e cítrica. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Oxigênio 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Oxigênio 
Sem aeração forçada: não necessitam de 
anaerobiose estrita. 
Ex: produção de etanol por Saccharomyces 
cerevisiae; 
•  processos aeróbicos onde a agitação é 
suficiente para suprir o oxigênio necessário ao 
processo: produção de ácido cítrico. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Oxigênio 
Com aeração forçada: o ar fornecido deve ser 
estéril, sem umidade, sem óleo etc. 
 
Utiliza-se ar comprimido. 
 
Em alguns casos, o ar fornecido deve ser 
enriquecido com O2 ou CO2. 
 
Quase todos os processos 
biossintéticos possuem aeração 
forçada. 
 
Processos anaeróbicos que são 
inibidos com pequenas quantidades de 
oxigênio: aeração com nitrogênio ou 
monóxido de carbono até a saturação 
do ar e a eliminação do oxigênio. 
Fermentação com relação ao Crescimento 
Celular e Formação do Produto 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Processo associado: a formação do produto é 
associada ao crescimento celular (ocorrem ao 
mesmo tempo). 
São produtos do metabolismo primário. 
 
Fermentação com relação ao Crescimento 
Celular e Formação do Produto 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Processo semi-associado: embora a formação 
do produto tenha uma correlação com o 
crescimento celular; 
eles não ocorrem exatamente ao mesmo tempo; 
Seja por desvio no metabolismo primário para 
uma rota lateral; 
 ou pelo tempo necessário para fazer indução de 
enzimas específicas. 
Processo não-associado: quando as células 
atingem a fase estacionária, começa a 
formação do produto. 
Fermentação com relação ao Crescimento 
Celular e Formação do Produto 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Cultivo 
Superfície: é feita em bandejas. 
O mosto é colocado na bandeja e o 
microrganismo é inoculado na superfície. 
Ex: fermentações com bolores. 
É sempre um processo descontínuo 
a quantidade fermentada não é tão grande 
(espaço físico) 
Alguns microrganismos se adaptam 
melhor a este tipo de crescimento. 
 Ex.: ácido cítrico, cultivo de células 
animais para produção de vacinas. 
Fermentação com relação ao Cultivo 
CLASSIFICAÇÃO DOS 
PROCESSOS FERMENTATIVOS 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Cultivo 
Profundidade: os microrganismos crescem no 
interior da massa líquida. 
Necessidade de agitação para que ocorra 
maior contatode nutrientes com o 
microrganismo. 
Pode ser contínuo, descontínuo ou alimentado. 
Fermentação com relação ao Metabolismo 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Assimilativa: ocorre síntese de produtos. 
 Os produtos são sempre mais complexos 
que o substrato. 
Os produtos apresentam peso molecular 
maior que o do substrato. 
 Ex.: síntese de vitaminas e antibióticos. 
Fermentação com relação ao Metabolismo 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Desassimilativa: há degradação do substrato e 
o produto pode apresentar peso molecular 
maior ou menor que o substrato. 
 Ex.: produção de ácido cítrico (PM maior) a 
partir da glicose, fermentação láctica (PM 
menor) e fermentação alcoólica (PM menor). 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
Em batelada: também é chamado de regime 
descontínuo. 
O mosto é colocado de uma só vez com o 
inóculo. 
Atingindo o máximo de produção: é finalizado o 
processo e a dorna é esvaziada, lavada e 
esterilizada.. 
As velocidades de crescimento e de consumo 
do substrato variam. 
 
v Mais utilizado na indústria 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
Contínuo: o substrato é adicionado continuamente 
de modo que sua concentração fique constante. 
 
Ao mesmo tempo, retira-se o mosto fermentado de 
modo que o volume total permaneça constante. 
 
A velocidade do crescimento e de consumo 
do substrato são constantes; 
 
Vão depender da concentração do “substrato 
limitante”. 
 
Ex.: produção de cerveja, fermento de 
padaria a partir do melaço etc. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
Semicontínuo: A primeira dorna é periodicamente 
esvaziada e alimentada com inóculo do 
microrganismo em estoque. 
 O processo semicontínuo pode tornar-se 
contínuo se colocarmos várias dornas em série 
(até no máximo de 8 dornas). 
A primeira dorna (processo em batelada) - sofre 
um “corte 
Têm-se vários fermentadores (estágio diferente 
de fermentação). 
Esquema de uma fermentação de múltiplo estágio 
Alimentado: é um processo descontínuo, 
semelhante ao de batelada, só que com o passar 
do tempo coloca-se o substrato em pequenas 
porções. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Regime do Processo 
Ex.: adição de um X de sacarose a cada Y 
horas durante a produção de biomassa de 
levedura. 
Vantagem: permitir um maior rendimento final 
(mesma batelada); 
impedir a inibição da formação do produto 
desejado devido a concentrações iniciais 
elevadas de um substrato. 
Fermentação com relação ao Grau de Esterilidade 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Estéril: também chamada de asséptica, é 
conduzida em condições de absoluta 
esterilidade. 
Ex.: produção de antibióticos, vitaminas, 
acetona-butanol. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Semi-estéril: fermentação semi-asséptica onde 
é feito um tratamento térmico para diminuir a 
contaminação do meio, mas a fermentação não 
é conduzida de forma asséptica. 
Ex.: produção de etanol. 
 
Fermentação com relação ao Grau de Esterilidade 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentação com relação ao Grau de Esterilidade 
Não-estéril: fermentação não-asséptica onde a 
manipulação das próprias condições de 
fermentação (pH muito ácido, temperaturas 
extremas, pressão osmótica elevada) evitam a 
ocorrência de contaminações. 
Ex.: produção de ácido acético e de iogurte. 
EQUIPAMENTOS 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Propagadores: São utilizados para obter 
células. São pequenas dornas, podendo ter 
aeração e agitação. 
 
ü  Em pequena escala, os propagadores podem 
ser frascos Erlenmeyer colocados em agitadores 
orbitais (shaker), onde haverá, obrigatoriamente, 
o controle de temperatura. 
 
EQUIPAMENTOS: propagadores 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
EQUIPAMENTOS: propagadores 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
ü Os propagadores menores (até 15 a 20 litros): 
vidro. 
ü Vantagem: inerte, permitir a visualização do 
que ocorre no seu interior e resistir à 
esterilização. 
 
EQUIPAMENTOS: propagadores 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
ü  Os propagadores maiores (de 50 a 200 
litros) possuem todos os controles que o 
fermentador propriamente dito tem. 
ü Só são chamados assim porque são usados 
para crescer células e não para obtenção do 
produto. 
ü Esses equipamentos têm sua carcaça de 
aço inoxidável. 
ü Alguns são de cobre ou de outras ligas 
metálicas. 
 inconveniente: ceder íons metálicos (agem 
inibindo o crescimento do microrganismo ou 
a formação do produto). 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
ü  São dornas grandes com a finalidade de 
obtenção do produto. 
ü  Devem possuir todos os controles que 
permitam dar condições adequadas de 
crescimento ao microrganismo e monitorar a 
formação do produto. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
Sistema de agitação: é feito através de um eixo 
vertical no qual estão colocados hélices ou turbinas. 
Alguns fermentadores de desenho não usual 
possuem eixos horizontais, a rotação do eixo é 
fornecida por força motriz e registrada em r.p.m. O 
motor pode ser superior ou inferior ao equipamento 
dependendo de seu tamanho. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
Aeração: ar →fluxo e pressão→ compressor, 
→desumidificado→ filtro comum → filtro 
esterilizante (algodão, fibra de vidro, ou 
membrana pregueada). 
 
O ar entra no fundo do fermentador através de 
um distribuidor de ar que regula o tamanho 
das bolhas de ar. 
 
Temperatura: deve haver registrador de 
temperatura. 
Seu controle pode ser feito por serpentina ou 
camisa, por onde circula água fria, quente ou 
vapor, conforme necessário. 
•  manutenção da temperatura durante o 
processo fermentativo 
• esterilização do equipamento. 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
Adição de inóculo: deve haver um local que 
permita a adição do inóculo e a de qualquer outra 
substância que seja necessária. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS 
FERMENTATIVOS 
Fermentadores 
pH: deve ter registrador de pH com bombas 
para adição automática de ácido ou base e 
reservatório para armazenamento destas 
soluções.