Tarefa 1

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1) Quais são os pilares de sucesso de um processo biotecnológico?
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Para um processo biotecnológico obter sucesso é necessário a combinação de quatro componentes importantes: microrganismo, a escolha do meio de cultura, a forma de condução do processo e recuperação do produto.
Há uma grande variedade de biorreatores a serem usados em um processo fermentativo, e o microorganismo escolhido dependerá das características do processo, portanto é extremamente importante a escolha ideal do microrganismo. Como exemplo: 
Se o reator utilizar microrganismos unicelulares assim como leveduras e bactérias, será apresentado desempenho diferente do quais são usados bolores. 
Para utilização industrial, é desejado que os microrganismos contenham algumas características, como, não necessitar de condições complexas de processos, ser constante em relação ao comportamento fisiológico, não necessitar de meio de cultura muito onerosos, liberar o produto rapidamente para o meio, não apresentar patogenicidade
A performance de um microrganismo depende bastante da estruturação do meio de cultura onde é colocado, portanto, o meio de cultura é de extrema importância, 
Há algumas características pretendidas em relação ao meio de cultura como: não ter custo alto, obedecer às necessidades do microrganismo, ajudar no controle do processo, não causar problemas na fase de recuperação do produto, e também no tratamento final do efluente, etc.
 O custo do meio de cultura deve ser o menor, porém deve atender a exigências do microrganismo escolhido. 
Portanto, a escolha correta do microrganismo a ser usado, a também do meio de cultura para este microrganismo, é uma das etapas essenciais para o sucesso de um processo fermentativo. 
No entanto, é sempre importante lembrar que a definição de um processo fermentativo mais apropriado, assim como a recuperação do produto, são etapas da mais alta importância. 
Os meios de cultura que contém somente substâncias como carbono, nitrogênio , fósforo, tem a capacidade de ser reproduzida a qualquer momento, e também não causam problemas para recuperação do produto, e por esse motivo, mesmo sendo mais oneroso, podem ser os favoritos, por motivo de gerar economia na fase de recuperação do produto. 
Os meios de cultura menos onerosos usam matérias-primas naturais, como caldo de cana-de-açúcar, melaços, vários tipos de farinhas etc. Geralmente essas matérias-primas naturais são complementadas com alguns sais, especialmente contendo fósforo e nitrogênio.
A forma de condução do processo é de extrema importância no desempenho do processo, podendo ser batelada simples, batelada alimentada, ou condução contínua. A escolha da forma de condução está relacionada a cinética do processo, a qualidade, a produtividade e também a aspectos econômicos do processo.
Outra parte que define o êxito do processo biotecnológico é a recuperação do produto, que varia com a natureza e qualidade esperada do produto final. Essa etapa remove as substâncias tóxicas ou metabolismos não desejáveis, obtendo um produto com alta pureza. 
Se todas etapas forem realizadas corretamente, o microrganismo desenvolverá de forma efetiva e o produto final será satisfatório de melhor qualidade. 
2) Cite as principais anomalias presentes em escoamentos não ideais.
R=As principais anomalias são:
Há geração de zonas de paralisação ou mortas; 
   Geração de extrema Curto-circuitagem;
   Canalização, principalmente em operações em contracorrente; 
   Dispersão axial em reatores tubulares; 
   Separação, devido as condições de mistura.
3) Explique o que são biorreatores ideais e dê exemplos.
R= 
Para esse tipo e reator é gerado um modelo matemático característico, com base em premissas pré-estabelecidas e se ajustam devidamente quando utilizados em condições reais, portanto esses reatores possibilitam um controle ideal em condições de transferência de massa e calor, e mistura.
 
 
Nos reatores batelada e tanques agitados acontece a mistura total do sistema reacional, onde todos os reagentes são colocados de uma só vez no reator, e ocorre a homogeneização, e depois os produtos também são retirados do reator de uma só vez. Na indústria, são utilizados quando se trata de quantidade parcialmente pequena do material. A respeito de sua construção, esse reator é simples, pois faz uso de poucos acessórios.
Nos reatores tubulares é considerado o escoamento pistonado, consistindo em um tubo vazio, com ausência de agitação, onde todas as partículas passam na direção do fluxo com a mesma velocidade, e é onde transcorre a mistura reacional. Seu uso é principalmente usado em reações em fase gasosa.
No CSTR um ou mais reagentes fluidos são colocados no reator, composto de um agitador, ao mesmo instante que o efluente do reator é retirado. É garantido a homogeneização do sistema reativo através do agitador. A temperatura e agrupamento são as mesmas em qualquer posição do reator na posição de saída. É considerado fácil conservar o controle da temperatura. 
4) Fale da presença da espuma durante os bioprocessos e como evitá-la. 
R=Geralmente a geração de espuma é devido conter proteínas no meio de cultivo, se tornando ainda mais complexa para os processos aeróbios, devido ser preciso aerar e agitar o conteúdo do biorreator. 
Normalmente, a geração de espuma pode acontecer no início de um processo fermentativo aeróbio, no momento em que são empregados meios de cultivo que contém extratos de carne ou de levedura, ou água de maceração de milho, e em etapas mais avançadas de um processo por motivo da presença de proteínas.
Grandes problemas são gerados, pois torna-se necessário que se empregue um menor volume útil do reator, com a finalidade de ter condições de controlar a espuma, além de ser necessário que constantemente se empregue antiespumantes que, além de onerarem o produto final, também podem gerar dificuldades nas etapas de recuperação do produto e uma redução na transferência de oxigênio, o que requer o aumento da agitação e da aeração, piorando a situação. Portanto, é importante realizar a seleção de microrganismos que excretem poucas proteínas juntamente com o produto desejado. 
Devido à agitação e aeração dos fermentadores, pode-se formar espuma. De acordo com a intensidade do fenômeno, a espuma pode trazer problemas ao processo como, o bloqueamento de linhas e do filtro de exaustão. 
A origem da espuma se deve no momento de aeração, na agitação e no desenvolvimento de gases no interior dos substratos em fermentação.
 Para diminuir ao máximo a formação da espuma, é necessário que o sistema de agitação, tipo das turbinas e sistemas de difusão do ar sejam projetadas da forma correta. A utilização de sistemas mecânicos de anulação de espuma não é satisfatória, pois também destrói as células existentes na espuma. A utilização de antiespumante deve ser avaliado cuidadosamente, pois pode apresentar sérios efeitos tóxicos ou então causar problemas na purificação posterior do produto. 
Diminuir a formação de espumas por meio da diminuição da intensidade de aeração, da agitação, ou de ambas, pode causar redução da produtividade e o rendimento.
 Utilizar a redução do volume de meio nos fermentadores, gerando grande espaço vazio, é antieconômico pois diminui a capacidade de produção ou a eficiência da fábrica. 
Outras maneiras de reduzir a formação de espumas é a diluição de substratos ou modificação das características reológicas dos meios naturais, através da precipitação de coloides e sua decantação seguida de filtração. 
 Tem como evitar a presença de espuma por meios mecânicos e também por agentes químicos. Os agentes químicos mais comuns são óleos, emulsões de óleo e água, óleos à base de silicone e parafinas. Por outro lado, os agentes químicos tem a capacidade de alterar o crescimento celular e transferência de oxigênio para o meio, por essa razão sua quantidade deve ser reduzida. Isso é possível por meio do sistema de medida e controle da adição de antiespumante.
São muitoimportantes o momento e a quantidade de antiespumante a ser adicionados. Uma característica muito importante, e desejada nos antiespumantes, é poder ser eliminado com facilidade no momento da separação do metabólito do substrato fermentado.
A presença de espumas dificulta as operações de assepsia e de desinfecção. Por tanto, devem ser evitadas ou eliminadas, e a maneira mais efetiva é a adição de antiespumantes automaticamente, de preferência. Quebra-ondas, batedores, ultrassom são outros sistemas usados, porém sem a mesma eficiência.