Biotecnologia Industrial - Vol 2 - Willibaldo Schmidell

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DisciplinaEngenharia Química697 materiais1.723 seguidores
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mantida na "cabeça" do reator (da ordem de 0,2 a 0,5 
kg* /em\ a fim de evitar a entrada do ar ambiente que proporcionaria contamina-
ções (entende-se por "cabeça" do reator o volume interno acima do líquido) . 
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78 Esterilização de ar 
Essa compressão obrigatória do ar provoca inevitavelmente um aquecimen-
to do ar, atingindo-se valores que não são desprezíveis. Assim, um compressores~ 
tacionário, tipo helicoidal, provoca, para uma vazão de ar de 170 m3 /min e 
descarga a 3 kglcm2, um aquecimento do ar de 20°C a cerca de 180°C, além de ser 
necessária uma certa filtração do ar, na entrada do compressor, para evitar um 
maior desgaste de suas partes móveis. · 
Justamente por esse motivo é necessária a instalação de um sistema deres-
friamento do ar após a compressão, para evitar a circulação do ar aquecido, assim 
como evitar a introdução de ar quente nos reatores, o que complicaria o controle 
de temperatura, além de possivelmente causar gradientes de temperatura ao lon-
go da altura da coluna líquida em fermentação: Esse resfriamento é efetuado logo 
à saída do compressor, de forma que o ar permanece aquecido por um pequeno 
intervalo de tempo (freqüentemente inferior a 1 segundo). 
Conforme já mencionado, temperaturas inferiores a 200°C são pouco efeti-
vas para a obtenção de ar esterilizado. Sabe-se, no entanto, que as temperaturas ci-
tadas são suficientes para inativar células vegetativas, apesar do baixo tempo de 
permanência, restando desta maneira os esporos e as células que possam estar 
protegidas de alguma forma . Por outro lado, caso se imaginasseatingir tempera-
turas da ordem de 300°C, a fim de obter ar esterilizado em poucos segundos de 
permanência (videTab. 5.1), significaria, dependendo do tipo de compressor e da 
vazão de ar necessária, comprimir o ar a pressões bem mais elevadas (da ordem 
de 10 a 12 kg* I cm2), o que traria um encarecimento ex~essivo tanto do equipamen-
to, quanto no que se refere ao consumo de energia, não sendo portanto uma solu-
ção de interesse. 
PARIS et ai} efetuaram a determinação da concentração de microrganismos 
após a compressão e o resfriamento do ar, determinações estas efetuadas em uma 
instalação industrial dotada de um compressor helicoidal, operando, à vazão de 
145m3 lmin e pressão de descarga de 2,5 kg* I cm2, o que permitia atingir cerca de 
160°C. Esses autores obtiveram valores médios da ordem de 1 a 2 partículas/m3. 
Assim sendo, a redução observada . é extremamente significativa, quando 
comparada ao valor da concentração de microrganismos suspensos no ar (vide 
item 5.2), o que sugere que o ar, após a compressão em instalações de grande por-
te, deve ser manuseado com certos cuidados, tendo em vista sua razoável desin-
fecção, evitando~se que novamente venha a ser contaminado pelo ar atmosférico. 
Outra sugestão seria efetuar, quando possível, o resfriamento do ar ein local n\ais 
próximo de sua utilização final e não imediatamente após a compressão, aumen-
tando-se o tempo de residência a altas temperaturas. 
Existe, inclusive, menção na literatura a respeito da condução de processos 
fermentativos com sucesso, sem a presença de sistemas para a esterilização do ar, 
contando-se apenas com essa destruição de contaminantes durante a compres-
são.18 Isso, de forma alguma, deve significar que essa idéia deva ser generalizada e 
que seriam dispensáveis os sistemas adicionais para a esterilização do ar, especial-
mente quando se está diante de processos de longa duração e empregando condi-
ções e meios de cultivo pouco seletivos._ 
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Métodos para a esterilização de ar 79 
5.4.2 - Esterilização por radiações 
Teoricamente, muitos tipos de radiações podem ser utilizadas para a esteri-
lização do ar. Entretanto, o emprego de urna determinada radiação deve levar em 
conta urna série de importantes fatores, tais corno: a eficiência na destruição de 
microrganismos, o custo envolvido na obtenção da radiação, a periculosidade ou 
os efeitos colaterais de sua '.Itilização. Assim excluem-se para esse tipo de aplica-
ção as partículas a., prótons e nêutrons, por serem excessivamente dispendiosos 
quanto à sua obtenção e aplicação prática, o mesmo ocorrendo com as radiações y. 
Quando se visa a esterilização de ar, apenas as radiações ultravioleta encon-
tram aplicação prática. Em virtude de seu baixo poder de penetração, os raios ul-
travioleta necessitam de tempos de exposição relativamente longos, fato este que, 
novamente, impede o uso deste tipo de radiação para a esterilização de ar para um 
processo ferrnentativo. 
Em se tratando do fornecimento de ar esterilizado para câmaras assépticas, 
imaginou-se instalar lâmpadas ultravioleta em certos trechos do duto que leva o 
ar para a câmara. No entanto, mesmo para esse caso, dependendo das dimensões 
dessa câmara, as vazões de ar já podem ser muito elevadas, não permitindo tempo 
suficiente de exposição ao ultravioleta, havendo, assim, a necessidade da instala-
ção de sistemas adicionais (filtros) para a efetiva esterilização do ar. 
Com freqüência observa-se a i'nstalaçãode lâmpadas ultravioleta no interior 
de salas assépticas, especialmente sobre os locais de trabalho, visando a esteriliza-
ção do ar circundante e das superfícies das mesas e instrumentos empregados (por 
exemplo, no preenchimento asséptico de medicamentos). Corno o ar que se intro-
duz nessas câmaras é previamente esterilizado e corno se procl,lra manter o ar o 
menos movimentado possível, o emprego da radiação ultravioleta, para este caso, 
é mais efetivo. 
5.4.3 :...:: Esterilização por filtração 
A esterilização do ar por filtração é, sem dúvida, a solução mais adequada 
para a obtenção de altas vazões de ar esterilizado, em virtude dos baixos custos 
envolvidos nesta operação, além de se dispor, presentemente, de filtros bastante 
confiáveis. Por esses motivos, a filtração é encontrada em praticamente todas as 
instalações industriais, tendo também dominado as aplicações em instalações de 
pequeno porte, corno é o caso de instalações piloto ou de laboratório. 
Historicamente, muitos materiais filtrantes foram empregados, tais corno 
carvão, algodão ou papel. Posteriormente esses materiais foram substituídos por 
outros materiais fibrosos, corno é o caso de filtros de lã de vidro. Estes últimos en-
contraram enorme aplicação, constituindo-se na solução mais adequada até rnea-
dos .ou o final da década de 70. 
Mesmo no início dos anos 70 surgiram os filtros de materiais sinterizados, 
·corno o vidro, metais (bronze, aço ,inoxidável) e materiais cerâmicos, aparecendo 
também os filtros de membranas ou placas porosas de materiais polirnéricos, tais 
corno o náilon, o teflon ou ésteres de celulose. 
80 Esterilização de ar 
De fato, era possível prever, em meados da década de 70, que os filtros de 
membranas polirnéricas porosas poderiam dominar essa operação/9 o que de fato 
acabou ocorrendo, havendo urna gradual substituição dos filtr.os de lã de vidro 
pelos filtros de membranas hidrofóbicas, especialmente a partir de meados da dé-
cada de 80. 
Mencionando-se o passado e o presente, poder-se-ia também imaginar que, 
no futuro, possivelmente se passe a empregar membranas seletivas, ou seja, mem-
branas que além de esterilizar o gás a ser introduzido no reator, também possam 
provocar um enriquecimento do gás em oxigênio.20 Na verdade, o principal objeti-
vo da aeração, em reatores aerados e agitados, consiste na transferência do oxigê-
nio da fase gasosa para a fase líquida, não tendo sentido a introdução no reator de 
enormes quantidades de nitrogênio. Assim, o uso de membranas poliméricas 
(corno o polietileno ou o silicone), além do possível emprego de membranas líqui-
das, poderá significar um enorme avanço nesse campo, corno