aula 1 - Materias-primas sacarineas 2014 1

Prévia do material em texto

BIOPROCESSOS INDUSTRIAIS 
 
 
 
ETAPAS DE UM BIOPROCESSO 
 
 
1- Seleção e Melhoramento da Linhagem 
produtora 
2- Otimização das condições de cultivo e 
composição de meio de Cultura 
3- Cinética em Biorreatores 
4- Operações em Escala Piloto 
5- Operações em Larga Escala 
 
NUTRIENTES 
+ 
FONTE DE 
CARBONO 
+ 
(OXIGÊNIO) 
Microrganismo 
PRODUTOS 
+ 
SUBPRODUTOS 
+ 
ENERGIA 
 
BIOPROCESSO 
EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS 
CARBONO 
 NITROGÊNIO 
 FÓSFORO 
 ENXOFRE 
 SAIS MINERAIS 
 VITAMINAS 
EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS 
 Heterotróficos: necessitam do nutriente 
na forma orgânica 
MICRORGANISMOS 
Autotróficos: são capazes de utilizar o 
nutriente na forma inorgânica 
CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS DO MEIO DE 
CULTIVO 
 
1- Ser o mais barato possível. 
 
2- Atender as necessidades nutricionais do microrganismo. 
 
3- Permita o acúmulo do produto desejado no meio. 
 
4- Não causar problemas na recuperação e purificação do 
produto. Nao causar problemas tratamento dos residuos. 
 
MATÉRIAS-PRIMAS PARA A INDÚSTRIA DE 
BIOPROCESSOS 
MATÉRIA PRIMA é a fonte do substrato para 
um determinado Bioprocesso. 
Pode ser de natureza orgânica (produtos ou 
resíduos agrícolas, por exemplo) ou inorgânica 
(CO2, minérios, etc.) 
SUBSTRATO é a substância química cuja 
estrutura ou parte da mesma está 
presente na molécula do produto. 
Pode ser de natureza orgânica (açúcares, 
por exemplo) ou inorgânica (CO2, sais 
inorgânicos, etc.) 
MATÉRIA-PRIMA SUBSTRATOS 
Cana-de-açúcar Sacarose, glicose, 
frutose 
Mandioca Amido, glicose 
Sabugo de Milho Celulose, 
hemiceluloses 
Leite Lactose, proteínas 
Soro de Leite Lactose 
 
 
EXEMPLOS DE MATÉRIAS-PRIMAS E 
SUBSTRATOS 
CRITÉRIOS DE ESCOLHA DE 
MATÉRIAS-PRIMAS 
 BAIXA TOXICIDADE 
 PRESENÇA E TEOR DE SUBSTRATO 
 ESPECIFICAÇÃO DO PRODUTO 
 CUSTO 
 DISPONIBILIDADE 
 FACILIDADE DE BENEFICIAMENTO 
 FACILIDADE DE TRANSPORTE E ESTOCAGEM 
 CARÁTER DE SAZONALIDADE 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA COMPOSIÇÃO 
QUÍMICA DAS MATÉRIAS-PRIMAS 
 CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO 
 DE MATÉRIAS- PRIMAS 
QUANTO À NATUREZA DO SUBSTRATO 
 QUANTO À ACESSIBILIDADE DO 
 SUBSTRATO 
SACARÍNEAS OU AÇUCARADAS 
AMILÁCEAS 
LIGNOCELULÓSICAS 
ALCOÓLICAS 
OUTRAS (não açucaradas: protéicas, 
lipídicas, hidrocarbonetos, esteróis, etc.) 
AMILÁCEAS SACARÍNEAS LIGNOCELULÓSICAS 
A MIDO SACAROSE CELULOSE HEMICELULOSE 
GLICOSE FRUTOSE XILOSE MANOSE 
CLASSIFICAÇÃO QUANTO À 
ACESSIBILIDADE DO SUBSTRATO 
 SUBSTRATOS SOLÚVEIS E DIRETAMENTE 
METABOLIZÁVEIS 
 SUBSTRATOS INSOLÚVEIS DE FÁCIL 
HIDRÓLISE 
SUBSTRATOS INSOLÚVEIS DE DIFÍCIL 
HIDRÓLISE 
Acessibilidade 
do substrato 
Etapas envolvidas 
no beneficiamento 
da matéria prima 
A estratégia a ser adotada para o 
tratamento de uma matéria-prima é função 
da acessibilidade do(s) substrato(s) 
presente(s) na mesma, bem como dos teores. 
OS SUBSTRATOS PRESENTES ENCONTRAM-SE SOB 
 A FORMA DE MONO OU DISSACARÍDEOS, 
DIRETAMENTE DISPONÍVEIS PARA O CULTIVO 
(GLICOSE, FRUTOSE, SACAROSE, LACTOSE, ETC.) 
NÃO NECESSITAM DE TRATAMENTOS MUITO ONEROSOS 
Ex.: CANA, FRUTAS , SUCOS DE FRUTAS, BETERRABA, 
SORGO SACARINO, MELAÇOS, LEITE, SORO DE LEITE, ETC. 
MONO E DISSACARIDEOS 
PRESENTES MATÉRIAS-PRIMAS 
SACARÍNEAS 
HO
OH
HO OH
HOO
Fructose
O
HO OH
HO OH
HO
glucose
O
HO OH
HO OH
HO
galactose
OH
OH
HO
O
HO
O
OH
OH
HO
HO
O
sucrose
HO
OH
O
OH
OH
OHO
OH
O
HO
HO
Maltose
OH
O
O
OHHO
HO
O
HO
OH
OH
OH
lactose
O
OH
HO
HO
OH
Xylose
 1- CALDO DE CANA-DE-AÇÚCAR 
 
  Líquido opaco -proteínas, pentosanas, pectina e componentes 
 inorgânicos (sílica). 
  Espumoso - oclusão de ar por ação de não açúcares . 
  Viscosos - albuminas, pectina, cera e sílica coloidal. 
 pH, variável de 4,8 a 6,0, com médias de 5,2 a 5,8. 
 O açúcar predominante é a sacarose. 
 Média do rendimento agrícola entre 85 e 100 ton/ hectare/ano, 
uma tonelada de cana produz de 500 a 1000 l de caldo. 
 
 Brix: 19 
 Água: 75% 
 Açúcares: 18,8% 
 Sacarose 18% 
 Glicose 0,5% 
 Frutose 0,3% 
 Cinzas 0,5% 
 Ácidos Orgânicos 1,2% 
 Compostos nitrogenados 0,05 % 
 Gomas, ceras, gorduras 0,3% 
 pH 4,8 a 6,8 
 2- MELAÇO DE CANA –DE-AÇÚCAR 
 
 Resíduos da fabricação do açúcar 
Tipo de processamento do açúcar 
 Matéria prima relativamente barata, de fácil disponibilidade 
e é muito usada para a produção industrial de etanol. 
 Contém 50% de açúcares fermentescíveis. Contem: sacarose, 
glicose e frutose 
 Admite-se comumente a produção de 25 a 40 l por ton de cana 
consumida na indústria. 
 Água 20% 
 Açúcares: 62% 
 Sacarose 32% 
 Glicose 14% 
 Frutose 16% 
 Cinzas 8% 
 Ácidos Orgânicos 0,05% 
 Compostos nitrogenados 3 % 
 Gomas, ceras, gorduras 7% 
3- LEITE 
 
 
 COMPOSIÇÃO DO LEITE 
 Proteínas do leite: Caseína (77 a 82%) 
 
 Gordura do leite: A gordura do leite encontra-se em suspensão 
 
 Carboidratos do leite: A lactose, um dissacarídeo redutor, 
composto de galactose e glicose, é praticamente o único açúcar do 
leite. 
 
 
Espécie Proteína 
(%) 
Gordura 
(%) 
Lactose 
(%) 
Cinzas 
(%) 
Água 
(%) 
Humana 1,5 3,5 7,0 0,2 87,8 
Bovina 3,5 3,8 5,0 0,7 87,0 
Caprina 4,0 3,0 4,8 0,8 87,4 
Ovina 5,4 8,2 4,8 0,9 80,7 
Eqüina 2,6 1,6 6,1 0,4 89,3 
Búfala 4,1 7,7 4,8 0,7 82,7 
4- SORO DE LEITE 
 um subproduto obtido da produção do queijo 
 A proteína do soro é mais solúvel em água e possui maior 
teor de lactose 
 COMPOSIÇÃO DO SORO DE LEITE 
 Água 93,1% 
 Proteínas 0,9 
 Lactose 5,1% 
 Gordura 0,3% 
 Cinzas 0,6 x 10-3 % 
 Ca 51 x 10-3% 
 P 53 x 10-3 
 Fe 0,0 x 10-3 % 
 Vitaminas 0,3 x 10-3 % 
 
 
 Uvas - Casca ou película (taninos e antocianinas), Sementes 
e Polpa ou Mosto (Água 65 a 85 % , Açúcares redutores 
12 a 25% , Ácidos Orgânicos 4 a 15 % - constituintes naturais 
ácidos orgânicos d-tartárico, l-málico e l-cítrico., Compostos 
Nitrogenados 0,3 a 1,0 % e Matérias minerais 2,5 a 3,5 %. 
Maçã - Água 75 a 90%, Açúcares (frutose(6%), glicose(1,5 a 2%), sacarose 
(2,5 a 3,5 %), xilose (0,5%); Ácidos Orgânicos -málico (0,1 a 1,36%), 
Compostos nitrogenados 0,04 a 0,06% aminoácidos, Compostos fenólicos 
0,1 a 0,15 % taninos, ácidos fenólicos (substâncias amargas e adstringentes), 
Vitaminas, Sais Minerais e Enzimas (amilase, sacarase, oxidase, 
redutase, pectinase) e Amido 5 a 8% . 
 
 Etanol (combustível) 
 Bebida fermentada (vinho, aguardente de 
cana, espumantes, rum, hidromel, etc) 
 Fermento de panificação 
 Iogurte, coalhada, queijos 
 Ácidos Orgânicos (cítrico, glucônico, 
Láctico) 
 Solventes ( Acetona, Butanol) 
 Vitaminas (Cianocobalamida (B12), 
riboflavina (B2), ácido ascórbico (C)) 
 Antibióticos