BIOPROCESSOS aula 1

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BIOPROCESSOS​: Aplicação industrial de reações ou vias biológicas mediadas por 
células vivas e inteiras de animais, microrganismos, plantas ou enzimas isoladas sobre 
condições controladas para a biotransformação de matérias primas em produtos. 
Bioprocesso também pode ocorrer sem resultar em um produto direto. 
Biorremediação:​ processo pelo qual organismos vivos (microrganismos, fungos, 
plantas, algas verdes) ou suas enzimas são utilizados para reduzir ou remover - 
remediar - contaminações no ambiente. 
Etapas fundamentais do processo produtivo: 
A aplicação dos bioprocessos, seja em qualquer área, está organizada em 3 etapas principais: 
 - Processos upstream 
-Transformação 
-Processos downstream 
 
 
 
Etapas upstream: 
 - Seleção do agente biológico: 
 Mais difundidos: bactérias e fungos • Características desejadas (agente biológico 
ideal): 
- não ser patogênico 
- capaz de converter rapidamente o substrato em produto com altos rendimentos, 
conduzindo a altos valores de produtividade 
- permitir o acúmulo do produto no meio, de forma a se ter elevada concentração do 
produto no meio de cultura sem sofrer inibição em virtude deste acúmulo 
- não produzir substâncias incompatíveis com o produto sem produzir proteases 
extracelulares 
- apresentar constância quanto ao comportamento fisiológico. 
Para a célula há sempre a tendência de otimizar o crescimento, em detrimento da 
síntese do produto, motivo pelo qual não basta verificar se a célula cresce, mas se ela 
continua a acumular o produto de maneira eficaz. Além disso, durante a proliferação 
da célula há sempre chances de mutações naturais 
 - estabilidade sob condições ambientais extremas (elevada pressão osmótica do meio, 
elevada temperatura, elevada força iônica) 
- ser tolerante e resistente a substâncias tóxicas, que podem ser geradas no processo 
de tratamento da matéria-prima ou encontradas em resíduos e efluentes 
- atenção especial à escolha de acordo com a “maquinaria bioquímica” da espécie 
selecionada procariotos X eucariotos 
- não exigir meio de cultura dispendioso atender às necessidades nutricionais das 
células 
-auxiliar no controle do processo, como é o caso de ser ligeiramente tamponado, o que 
evita variações drásticas do pH, ou evitar uma excessiva formação de espuma 
- não provocar problemas na recuperação do produto; os componentes devem 
permitir algum tempo de armazenagem, a fim de estarem disponíveis o tempo todo 
- não causar dificuldades no tratamento final do efluente 
 
Etapas upstream 
* Preparo da matéria prima ou substrato a ser processado 
* Preparação de meio e sua esterilização 
* Alimentação do biorreator 
* Regulação de temperatura, pH e pressão 
* Inoculação da cultura no meio assepticamente 
 
Etapa de biorreação 
A etapa de biorreação é a transformação propriamente dita da matéria prima no 
produto de interesse mediado por agentes biológicos. 
* Sistema não asséptico – onde não é absolutamente necessário se operar com 
culturas inteiramente em condições estéreis 
 
* Sistema asséptico – as condições de esterilidade são pré-requisitos para formação do 
produto com sucesso 
 
De acordo com a presença de oxigênio os biorreatores podem ser classificado em: 
Aeróbio – as reações biológicas ocorrem na presença de oxigênio; 
Anóxico – as reações biológicas ocorrem apenas na presença de oxigênio combinado, 
como por exemplo NO3 
Anaeróbio – as reações biológicas ocorrem na ausência total de oxigênio 
Sendo possível também controlar variáveis ambientais, como: -temperatura; - pH; - 
agitação; - arejamento - disponibilidade de substrato 
 
A função primária de um biorreator é fornecer condições ambientais adequadas ao 
crescimento dos microrganismos: 
- Ser capaz de manter-se estéril por muitos dias, trabalhar sem problemas por longos 
períodos e satisfazer todas as exigências legislativas de contenção ambiental 
-As exigências metabólicas dos microrganismos, quanto a aeração e agitação, devem 
ser plenamente satisfeitas, mantendo porém a integridade física destes 
- Controle eficiente de temperatura, pH e de gases 
- Um sistema de tomada de amostras à prova de contaminação do conteúdo do 
biorreator deve ser parte integrante do equipamento 
- O reator deve ter as superfícies internas polidas e todas as suas conexões, na medida 
do possível, devem ser soldadas e não rosqueadas 
 
 
 
DOWNSTREAM 
 
 
Estratégia de biosseparação comumente empregada: 
1. Remoção de material insolúvel (particulado). Operações comuns: filtração, 
centrifugação, decantação ou sedimentação. 
2. Isolamento primário. Durante esta etapa a concentração de produto aumenta 
consideravelmente e substâncias com diferentes polaridades são separadas do 
produto. Operações típicas: extração por solvente, precipitação e ultrafiltração. 
3. Purificação. Destina-se à remoção de impurezas como também concentração de 
produto. Exemplos são: a precipitação fracionada e muitos tipos de cromatografia 
líquida de alto desempenho. 
4. Isolamento final do produto ou polimento: Esta última etapa deve fornecer o 
produto desejado em uma forma adequada para formulação final ou comercialização 
direta. As operações aqui incluem: centrifugação e subseqüente secagem de um 
produto cristalizado (liofilizado ou seco por spray drying). 
 
 
 
* Tratamento de efluentes 
- Tratamento primário:​ remoção dos contaminantes mais facilmente separáveis). 
Operações típicas: gradeamento; desarenamento e desengorduramento. 
-Tratamento secundário:​ remoção de partículas sedimentáveis, partículas suspensas 
menores e material solúvel, em sua maioria orgânicos. Realizada biologicamente por 
uma grande variedade de microrganismos, que agem muitas vezes de forma sinérgica. 
Esses microrganismos são usados para converter matéria orgânica em biomassa. Pelo 
fato de a biomassa possuir densidade ligeiramente superior a da água, sua 
sedimentação é possível, permitindo a sua separação do material líquido tratado. 
- Tratamento terciário:​ remoção de todos ou alguns contaminantes remanescentes. 
Esta etapa é muitas vezes necessária para enquadrar o efluente final às condições de 
qualidade exigidas para o lançamento e disposição final no ambiente, seja qual for o 
corpo receptor. 
 
 
 
 
 
BIORREATORES DE CÉLULAS ANIMAIS 
 
 
 
* Reatores em fase aquosa 
A) Células/enzimas livres 
• Reatores agitados mecanicamente (STR: "stirred tank reactor") 
• Reatores pneumáticos - Coluna de bolhas ("bubble colurnn") - Reatores "air-lift" 
B) Células imobilizadas em suportes 
• Reatores com leito fixo 
• Reatores com leito fluidizado C) Células confinadas entre membranas 
• Reatores com membranas planas 
• Reatores de fibra oca ("hollow-fiber") 
 
* Reatores em fase não-aquosa (fermentação semi-sólida) 
• Reatores estáticos (reatores com bandejas) 
• Reatores com agitação (tambor rotativo) 
 
Os biorreatores STR:​ são os mais empregados, cerca de 90% do total de reatores 
utilizados industrialmente. 
Agitação mecânica ​favorece​ a homogeneização, suspensão de sólidos, dispersão 
gás-líquido, aeração e a transferência de calor e massa. 
- Desvantagens: grande tensão de cisalhamento, formação de espuma. 
 
 
 
O tipo, tamanho e número de agitadores, bem como a localização influenciam 
diretamente na mistura e transferência de massa no reato. 
 
BIORREATORES PNEUMÁTICOS 
 
- Se caracterizam pela ausência do agitador mecânico, sendo a agitação do líquido 
efetuada apenas pelo borbulhamento de um gás (normalmente ar) no reator. 
• menor tensão de cisalhamento! 
 
 
 
Biorreatores que utilizam células imobilizados em suporte 
• Utilizam estrutura física de confinamento que obriga as células a permanecerem em 
uma região particular de um biorreator 
 - Pectina, materiais cerâmicos, vidro, sílica, etc 
• Tem por objetivo a manutenção de elevadas concentrações celulares, podendo-se 
atingir, consequentemente,elevada produtividade. A imobilização é conseguida 
através do contato do suporte com as células vivas que se pretende imobilizar. 
 
 
Tipos de imobilização: 
 
- ​Imobilização por adsorção​: interações eletrostáticas, ligações iônicas e ligações 
covalentes parciais. 
 
- Imobilização por envolvimento:​ confinamento de uma população celular em uma 
matriz de um gel hidrofílico. Os poros da matriz formada são menores que as células 
contidas em seu interior. (Materiais mais utilizados para partículas de gel são os 
polímeros naturais: Agar, K-carragena, arginato, pectina.) 
• Desvantagem: Limitação imposta pela difusão intraparticular de substratos e 
produtos metabólicos 
 
- ​Leito fixo​: não há movimentação do suporte nos quais o biocatalisador está 
imobilizado. 
Vantagens: ​- Fácil recuperação do produto 
Desvantagens​: - Deficiência na transferência de O2 e nutrientes; 
 - Entupimento (crescimento das células) e alterações de fluxo 
(caminhos preferenciais); 
 - Homogeneização prejudicada. 
 
- ​Leito fluidizado​: movimento intenso do suporte. 
•Gás inerte (N2 ou CO2) ou ar atmosférico inserido na base da coluna; 
• Reciclo parcial do efluente da coluna; 
• Movimentação interna do fluido promovida por agitação mecânica. 
Vantagens​: - Alta taxa de transferência e homogeneização; 
 - Baixo atrito; 
 - Fácil recuperação do produto (não precisa separar as células) 
 - Boa produtividade volumétrica (maior que leito fixo e tanques agitados) 
 - Sem riso de entupimento 
 
Biorreatores de células confinadas em membranas 
 
Se caracterizam por manter as células entre membranas semipermeáveis. 
» Permitem o fluxo do líquido, mas não das células. 
» Contribui para as etapas de purificação de produtos. 
» Nestes reatores as tensões de cisalhamentos são mínimas, indicados para células 
muito sensíveis. 
 
 
 
 
 
- ​Biorreatores estáticos​: “reatores de bandejas”, limitados no que se refere a 
condições de transferência de oxigênio e controle das condições ambientais do 
processo. 
- ​Tambor rotativo​: o substrato é esterilizado e resfriado diretamente no tambor. A 
agitação do substrato pode ser realizado pela simples toração do biorreator ou por 
agitador central, melhor transferência de oxigênio e homogeneização do meio através 
da agitação. 
 Vantagens da Fermentação semi-sólida em relação à fermentação submersa: 
-Menor custo de capital e operacional; 
-Menor risco de contaminação (baixa umidade); 
-Maior facilidade de remoção do produto final; 
-Utilização de fontes de carbono não convencionais insolúveis; 
-Ausência de atrito; 
-Permite o desenvolvimento de estruturas diferenciadas 
 
 Desvantagens​: 
-Dificuldade de no controle das condições de operação 
-Natureza heterogênea do meio devido a dificuldades na homogeneização 
 
Cultivo em batelada 
Descontínuo 
 Modo de operação no qual ocorre o crescimento da população celular sem qualquer 
suplemento adicional de substrato após a inoculação das células. 
- Pode ocorrer adição de oxigênio (processo aeróbio), ácido ou base (controle de pH) 
ou antiespumante. 
- Ao final de cada batelada, o biorreator deverá ser esterilizado juntamente com o 
novo meio de cultura, recebendo um novo inóculo 
- Fornece conhecimento básico da cinética do processo antes de se buscar reatores 
alternativos 
- Baixa eficiência 
Vantagens​: 
-Fácil operação; 
-Menor risco de contaminação; 
-Construção e instrumentação simples e barata; 
-Processo adequado para curtos períodos de tempo; 
-Versatilidade de usos 
Desvantagens​: 
-Esgotamento do meio de cultivo e acúmulo de compostos tóxicos ou degradação do 
produto; -Menor produtividade volumétrica; 
-Preparo do reator entre uma batelada e outra reduz tempo útil e aumenta custos. 
 
 
 
Vantag​ens: 
- Controle de oferta de substratos às células 
- Permite obtenção de alta concentração celular 
Desvantagens​: 
- Maior risco de contaminação 
- Maior necessidade de controle do processo (adição nutrientes) 
 
 
Vantagens: 
- Possibilidade de operar o biorreator por longos períodos de tempo sem que seja 
necessário preparar um novo inóculo 
- Possibilidade de, uma vez conhecidas as melhores condições de operação, conseguir 
produtividade significativamente maior do que a obtida em processo descontínuo 
Desvantagens: 
-Maiores chances de contaminação 
- Acúmulo de restos metabólicos 
 
 
Vantagens: 
- Maior produtividade volumétrica 
- Controle da velocidade de crescimento e manutenção da atividade metabólica celular 
por longos períodos de tempo 
-Menor perda de tempo útil 
Desvantagens: 
-Sistema masi complexo 
- Sensível à contaminações 
- Maior custo com o meio de cultura 
- Maior investimento no processo downstream 
 
 
 
 
Condições básicas de cultivo celular 
Fornecimento das condições e elementos básicos para sobrevivência e proliferação celular 
 
O meio de cultura na fermentação industrial é chamado de ​MOSTO. 
• Ser o mais barato possível 
• Atender às necessidades nutricionais das células 
• Auxiliar no controle do processo, como é o caso de ser ligeiramente tamponado 
• Não provocar problemas na recuperação do produto 
• Os componentes devem permitir algum tempo de armazenagem, a fim de estarem 
disponíveis todo o tempo 
• Ter composição razoavelmente fixa 
• Não causar dificuldades no tratamento final do efluente 
Tipos de Mosto​: 
ϖ Meios naturais: sucos de uvas, leite, caldo de cana 
ϖ Meios sintéticos: meios quimicamente definidos 
ϖ Alguns substratos: açúcares, melaços, soro de leite, celulose, amido, água de maceração de 
milho, metanol, etanol, alcanos, óleos e gorduras 
 
IN VITRO (CULTURA CELULAR) 
Para o cultivo in vitro são utilizados meio de cultura que simulam ou até melhoram as 
condições naturais. 
 
 
 
 
 
Controle de pH 
Faixa de pH ótimo variável de acordo com a linhagem celular escolhida. 
Monitoramento contínuo por sensores presentes dentro dos biorreatores 
- Escala laboratorial: indicadores ácido-base, especialmente vermelho de fenol. 
Controle de oxigênio 
- Aeróbios: necessitam de agitação (aeração forçada) – adicionar O2 
- Anaeróbios: remover o O2 através da adição de agentes redutores como tioglicolato (reduz o 
O2 e a água) – Casos de anaeróbios obrigatórios a remoção total de O2 é complicada, 
crescimento em ambientes específicos. 
 
 
 
Preparo do inóculo celular 
Inóculo, pé-de-cuba ou pé-de-fermentação é o volume de suspensão de células de 
concentração adequada para garantir, em condições econômicas, a fermentação do volume do 
mosto. 
 
 
CRESCIMENTO CELULAR 
Padrão de atividade proliferativa da célula in vitro 
• Adaptação a cultura 
• Condicionamento do ambiente 
• Disponibilidade de nutrientes 
 
Metabólitos de interesse: 
 
- ​Metabólitos primários:​ Substâncias derivadas do metabolismo vital da célula, geralmente 
estão relacionados ao crescimento e/ou reprodução celular. 
- ​Metabólitos secundários​: Substância não vitais para a sobrevivência da célula, geralmente 
são produzidas em uma situação de estresse celular e ligada a defesa da célula. 
 
TERMOS: 
Taxa de crescimento: ​variação no número ou massa celular por unidade de tempo 
Tempo de geração​: intervalo de tempo necessário para que uma célula se duplique 
 
 
Contagem total de células 
Contagem direta das células em um microscópio. Técnica rápida, mas limitada, pois não é 
possível distinção entre células viáveis e mortas e também pode ocorrer contagens 
equivocadas devido às pequenas dimensões ou pela formação de agregados celulares; 
 
Contagem de células viáveis 
 Técnica mais difundida para monitoramente de bactérias e leveduras. Consiste na coleta de 
uma alíquota da cultura em análise em diferentes tempos de crescimento, as quais serãoinoculadas em meio sólido em placa de petri. Após o período determinado o número de 
colônias formadas na placa de cultura é avaliado. 
♣É feita uma diluição seriada. 
♣Cada colônia é originada a partir de uma única célula 
 
Massa de células 
Pode ser determinado a partir da estimativa do peso seco de uma cultura. 
Método pouco preciso. 
• Peso seco: muito utilizada na quantificação de fungos. Uma alíquota e recolhida e o meio 
liquido é desprezado após centrifugação. A massa celular é submetida a secagem e depois 
pesada. 
- São necessárias amostras relativamente grandes para que as medidas tenha significância 
- Não pode ser aplicado para culturas que tenham partículas sólidas em suspensão 
 
Turbidimetria 
• Quantificação realizada em espectrofotômetros ou colorímetros na qual é avaliada a 
turvação de uma amostra do meio de cultura. 
• Requer a confecção de uma curva padrão 
• Não permite a determinação das células viáveis 
 
 
 
 
 
 
ESCALONAMENTO 
 
 
 
FASE DE BANCADA 
Escolha célula e das condições ideias para que esta consiga desempenhar a biotransformação 
da melhor forma possível. 
- Seleção do microrganismo 
 - Mosto ideal 
- Condições de temperatura , oxigenação e pH 
- Forma de condução. Maior flexibilidade e menor custo de operação: levantamento dos dados 
básicos sobre o processo, no maior nível de detalhes possível! 
ESCALA PILOTO 
Nessa escala é possível ter uma dimensão mais segura da viabilidade do projeto. 
Aumento da escala produtiva do bioprocesso. 
Operação mais onerosa, deve-se manter constante grande parte das variáveis determinadas na 
escala de bancada (temperatura, pH, forma de operação, meio de cultura,...) 
- Ainda apresenta um pouco de flexibilidade para testar as condições de processo e seu 
impacto sobre as funcionalidades básicas e já um pouco estendidas do produto. 
 
Objetivo: 
♣ Obtenção de desempenho igual ao observado na escala de bancada 
♣ Real viabilidade técnica e econômica do processo 
 
ESCALA INDUSTRIAL 
Vertente econômica do processo, ou seja, a produção em grande escala. Procura-se operar o 
bioprocesso sob condições similares às ajustadas na escala piloto, as quais permitiram a 
obtenção de um desempenho adequado. 
¬ Via de regra, quanto ​menor o valor agregado do produto, maior a escala de produção​, a fim 
de se garantir o êxito econômico (rentabilidade) da empresa em relação ao capital nela 
investido. 
 
 
 
Por que​ não é possível simplesmente construir um fermentador de tamanho industrial, 
geometricamente similar, e usar as mesmas condições de fermentação empregadas no reator 
menor? 
1. Fenômeno Termodinâmico (ex. solubilidade do oxigênio no meio) 
2. Fenômeno Cinético (ex. crescimento e formação de produto pelo microrganismo em 
função das condições locais) 
3. Fenômeno de Transporte (ex. concentração de oxigênio real e comportamento cinético do 
microrganismo no reator) ​-> Muito dependente da escala!!!​ Governados por dois tipos de 
mecanismo: condução e a convenção (envolvem principalmente as misturas e as 
transferências de massa e calor). 
 
VARIAÇÃO DE ESCALA EM BIOPROCESSOS 
 
-> Tempo aumenta com aumento da escala de biorreator 
-> Homogenização insuficiente e limitação de transferência de massa = causados por 
O2 dissolvido, pH ou gradientes de substrato. 
 
CRITÉRIOS PARA AMPLIAÇÃO DE ESCALA 
 
1) Similaridade geométrica: relação constante entre as dimensões do biorreator utilizado 
2) Similaridade cinemática: manutenção da velocidade do fluido em pontos equivalentes nas 
duas escalas 
3) Similaridade dinâmica: manutenção das forças aplicadas nas duas escalas 
4) Similaridade térmica: manutenção da temperatura em pontos equivalentes nas duas escalas 
5) Similaridade química: manutenção da composição química do meio em pontos equivalentes 
nas duas escalas. 
 
¬ Método de manutenção de um parâmetro:​ Deve-se selecionar um parâmetro e, a partir daí, 
encontrar as novas condições de operação na nova escala que reproduzam as condições 
encontradas na escala menor. Condições estabelecidas em escala laboratorial; variável crucial 
para o processo. 
 
>​ Recomenda-se que se identifique a variável-chave do processo, isto é, a mais sensível ao 
escalonamento, e mantê-la. 
- coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (K L a) 
- potência por unidade de volume (P g /V) 
- velocidade periférica (ND) 
 
RECUPERAÇÃO DE PRODUTOS 
Purificação de produtos biotecnológicos​: Obtenção do produto ou biomolécula de interesse 
com grau de pureza e formulação adequada, a partir do meio no qual ela foi produzida. 
 
Clarificação​: Separação de células suspensas de um meio de cultivo. 
> Filtração convencional 
> Filtração tangencial 
> Centrifugação 
A escolha depende da partícula. 
 
 
 
QUANDO O PRODUTO É INTRACELULAR 
Rompimento celular (depende do tamanho, forma, estrutura da parede celular...) 
- Mecânicos (homogeneizador de alta pressão, moinho de bolas, ultrassom) 
> Mais empregados nas indústrias. 
> Homogeneização a alta pressão: Passagem forçada da suspensão celular (a alta pressão= + 
eficiência) através de um orifício estreito seguida de colisão contra uma superfície em uma 
câmara de baixa pressão. A queda instantânea de pressão associada ao impacto, provoca o 
efetivo rompimento celular sem danificar proteínas. CÉLULAS MAIORES -> ROMPIMENTO + 
FÁCIL. 
 
- Não mecânicos (choque osmótico, congelamento e descongelamento, secagem) 
- Químicos (álcalis, solventes, detergentes e ácidos) 
 
- Enzimáticos (lise enzimática ou inibição da síntese da parede celular) 
>​ Adequados para recuperação de biomoléculas sensíveis à tensão de cisalhamento ou pressão 
> As enzimas hidrolizam as paredes celulares das células e quando uma certa quantidade de 
parede é removida, a pressão osmótica interna rompe a membrana citoplasmática 
Para se definir o processo de rompimento a ser empregado, alguns fatores são levados em 
consideração, como: rendimento, especificidade, necessidade de controle de temperatura, 
custo da operação unitária e capital investido. 
Vantagens:​ facilidade no controle do pH e temperatura, baixo investimento de capital e alta 
especificidade para degradação da parede celular. 
Desvantagens:​ alto custo das enzimas e a variação da eficiência da lise enzimática com o 
estado fisiológico do microrganismo. 
 
ISOLAMENTO PRIMÁRIO 
Separação da molécula alvo, por exemplo uma proteína, em relação a moléculas com 
características físico-químicas significativamente diferentes. 
 
Precipitação 
¬ A adição de sais modifica a solubilidade das proteínas 
♣Proteínas precipitadas têm sua estrutura tridimensional modificada. 
♣A aplicação desse método somente é viável quando a adequada conformação da proteína é 
recuperada após a precipitação. 
CROMATOFRAFIA: PURIFICAÇÃO DE ALTA RESOLUÇÃO 
> Separação da molécula alvo com base nas suas características físico-químicas específicas. 
Nessa etapa de purificação é possível separar moléculas com propriedades muito semelhantes. 
 
ISOLAMENTO FINAL 
> Processo de remoção de um solvente de uma solução por sublimação. 
> Nesse processo o material é congelado e em seguida submetido a baixa pressão (vácuo) para 
sublimação da água livre. Desse modo, o solutos ficam concentrados e conservam suas 
propriedade físico-químicas. 
> Materiais liofilizados são apresentados na forma de pó e as atividades biológicas se mantêm 
estáveis por muito mais tempo, quando comparada com a conservação em solução aquosa. 
> DEVE ESTAR PRONTO PARA FORMULAÇÃO FINAL OU COMERCIALIZAÇÃO DIRETA. 
 
> Leite tipo A: É obtido de um único rebanho e não há contato manual com o leite em 
nenhuma fase do processo, ou seja, a ordenha é mecânica e o leite segue por tubulações 
diretamente para o compartimento onde sofre pasteurização, homogeneização e envase. O 
número máximo de bactérias permitido para este leite é de 500/ml. 
> Leite tipo B: É obtido de rebanhos diferentes e sua ordenha pode ser realizada mecânica ou 
manualmente. O leite deve ser refrigerado nopróprio local da ordenha (propriedade rural) por 
até 48 horas em temperatura igual ou inferior a 4°C e transportado em tanques até o local 
apropriado, onde será processado. O número máximo de bactérias permitido para este leite é 
de 40.000/ml. 
> Leite tipo C: Tem a mesma origem e tipo de ordenha do leite tipo B. Entretanto, não é 
refrigerado na fazenda leiteira. Após a ordenha, o leite é transportado em tanques até um 
local apropriado (estabelecimento industrial) até as 10:00 h do dia de sua obtenção, onde só 
então é processado, seguindo os prazos estipulados por lei. Este processo eleva bastante o 
número de bactérias presentes no leite, que pode chegar, por determinação da lei, a 
100.000/ml. 
 
- Pasteurização​: Processo térmico que visa eliminar a microbiota patogênica do leite. 
 
Leite UHT 
> UHT (Ultra High Temperature) é utilizado na produção do leite “longa vida” . 
> O leite passa por um processo de esterilização, no qual o leite é aquecido de 130 à 150°C por 
2 a 4 segundos, seguido por resfriamento até uma temperatura menor que 32°C. 
> Eliminação total dos microrganismos viáveis no produto final . 
> Pode ser armazenado em temperatura ambiente e não recebe adição de nenhum tipo de 
conservante. 
 
Leite pasteurizado 
> Pasteurização rápida HTST (High Temperature Short Time): o leite é submetido à uma 
temperatura entre 72 à 75°C durante 15 a 20 segundos, seguido por resfriamento à 4°C. Essa 
temperatura ​não é capaz de eliminar todos os microrganismos​ presentes no leite e, após a 
pasteurização, ainda restam alguns com maior resistência térmica, que embora não sejam 
capazes de causar doenças, provocam deterioração do produto. 
> Deve ser conservado sob refrigeração e tem um prazo de validade médio de 5 a 10 dias, 
dependendo da sua qualidade microbiológica . 
> Bactérias resistêntes: Lactobacillus spp., que embora possam causar alterações nas 
características do leite, são altamente benéficas ao nosso organismo. 
 
 
CONTROLE MICROBIOLÓGICO: 
> Bactérias mesófilas: fermentam a lactose com produção de ácido láctico, deteriorando 
rapidamente o leite cru, além de acidificar o leite 
> Bactérias psicrotróficas: sabor amargo em queijos (proteólise), dificuldade na coagulação do 
leite, má qualidade do iogurte, sabor estranho e rançoso em leite e derivados(lipólise) 
>Bactérias termodúricas: deteriorantes do leite pasteurizado 
LEITE FERMENTADO 
Resultante da fermentação do leite cru ou pasteurizado por fermentos láticos próprios. 
> Controle rigoroso da acidez – teor de ácido láctico – dependendo do produto a fermentação 
é interrompida independente da quantidade de subtrato remanescente 
> Condução descontínua 
> Subtratos utilizados pelos microrganismos: lactose, gordura e proteínas θ Na maioria dos 
processo não é permitido aditivos na fermentação 
 
ETAPAS: 
1) Escolha da matéria-prima 
2) Tratamento térmico 
3) Inoculação 
4) Incubação 
5) Interrupção da fermentação 
6) Armazenamento e envase 
 
IOGURTE 
> Iogurte tradicional: fermentação ocorre dentro da embalagem final 
> Iogurte batido: fermentação ocorre no tanque de fermentação 
 
> Matéria prima 
- teor de gordura padronizado 
- aroma e sabor normais 
- ausência de microrganismos patogênicos 
> Adição de ingredientes 
- leite em pó, para dar consistência (15% de extrato seco desengordurado) 
- No caso do iogurte batido há adição de 8% a 12% de açúcar , para melhor sabor e 
consistência 
- Preaquecimento e homogeneização 
> Pasteurização 
> Resfriamento​ – temperatura adequada para o inóculo (aproximadamente 42°C) 
> Inoculação​ - 2% a 3% do volume da cultura láctica selecionada 
 
 ​Final da fermentação 
¬ pH aproximadamente 4,6 (início da formação de coágulo) 
¬ a proporção entre os dois microrganismos deve permanecer 1:1; 42°C. 
Iogurte Natural 
- Colocado em embalagens individuais que são levadas para as câmaras de fermentação, a 42° 
por 2h a 3h, até a acidez atingir 90°D (mais ou menos pH 5,5). 
- Enviado para a câmara de armazenamento, onde é resfriado até 5°C e então distribuído 
 ​Iogurte Batido 
- Fermentação ocorre no reator onde foi adicionado o inóculo 
- A formação do coágulo é interrompido pelo bombeamento por um filtro para eliminação dos 
grumos 
- Resfriamento 
- Adição de polpa de frutas 
- Embalado e armazenado em câmara fria 
 
Bebida láctea​: Constituída por 51% leite e o restante é composto por soro do leite, 
obrigatoriamente. 
 
QUEIJO 
A partir de um processo de coagulação induzido por enzimas ou ácidos. 
> A acidificação do leite​ é etapa essencial no processo de fabricação de queijo, é realizada 
através de linhagens selecionadas de bactérias que fermentam a lactose a ácido lático. 
- Primeiro ingrediente acrescentado ao leite 
- Consiste em cultivos selecionados emfase log no momento de sua adição para que iniciem 
sua ação de imediato. 
- PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO ESSENCIAL​; adiciona-se 0,5 a 2% de fermento em relação ao 
leite. 
 
 
COAGULAÇÃO 
> Coalho é o agente responsável pela coagulação do leite 
Enzimático​ – renina (quimiotripsina) e/ou pepsina 
- Disponível comercialmente na forma líquida ou em pó 
- O coalho deve ser diluído antes da sua adição ao leite para garantir distribuição uniforme 
- A força do coalho consiste na quantidade necessária para coagular o leite em 40 minutos a 
35°C 
 ¬ Último ingrediente acrescentado ao leite 
 
> Leite pasteurizados​: coagulam mais lentamente e a formam coágulos mais frágeis 
- Adição de cloreto de cálcio (20g/100L): 
♣ Reduz o tempo de coagulação e aumenta a firmeza da coalhada 
♣ Provoca ligeira redução do pH 
♣ Aumento a taxa de separação do soro da colhada 
 ​Quando + concentração de caseínas, + rendimento​. 
 
¬ O tempo de coagulação:​ influenciado por: quantidade e poder do coagulante, concentração 
de cálcio, acidez, concentração de caseína e temperatura 
O fermento lático é normalmente adicionado durante o enchimento do tanque de coagulação; 
 
CORTE DO COÁGULO 
♣ Ponto de corte adequado: de acordo com a resistência 
♣Aumenta a área superficial do coágulo -> expulsão do soro 
¬ Partículas ​maiores​: ​queijos moles/úmidos 
¬ Partículas ​menores​: ​queijos duros 
 
Etapa de agitação e cozimento 
Dessora – separação e eliminação do soro 
♣ Após o corte, inicia-se uma agitação lenta que vai se intensificando à medida que os grãos se 
tornam mais firmes, isso evita que os grãos se compactem dificultando a dessora (por volta de 
30 minutos) 
♣ Nos queijos semiduros e duros a massa ainda passa por uma etapa de cozimento (expulsa 
soro), também confere maior elasticidade à massa. 
 
- Etapa de moldagem: une os grãos e elimina o restante do soro 
- Prensagem final: para unir os grãos da massa e gerar uma estrutura homogênea 
 
Cura ou maturação 
• Mudanças químicas e físicas 
• Mediadas por microrganismos 
¬ Durante a maturação as bactérias morrem e liberam enzimas intracelulares, as quais 
continuam a atuar nos componentes dos queijos para dar-lhes ​sabor, aroma, corpo e textura; 
 
RICOTA não é queijo! 
- A ricota é originada do soro, ​não tem a base de caseína​. 
- Lactoalbumina e a lactoglobulina são hidrosolúveis e por isso não coagulam, estão presentes 
no soro. 
- Floculação em meio ácido do soro isola essas proteínas que formam a ricota. 
 
REAPROVEITAMENTO DO SORO 
 
 
 
 
 
 
CERVEJA 
> Bebida obtida da fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo de malte de cevada e 
água potável, por ação de leveduras, com adição do lúpulo. 
¬ Malte de cevada e o lúpulo podem ser substituídos por seus extratos 
¬ Parte do malte de cevada pode ser substituído por cereais maltados ou não 
PRECISA TER 50% DE MALTE DE CEVADA PARA SER CERVEJA 
 
Malte: 
Colocar o grão de molho ou umedecê-los até que se inicie o processo de GERMINAÇÃO. 
A germinação é interrompida e os brotos passarão por secagem e torrefação. 
 
CEVADA: 
¬ Sabor mais apreciado e aroma característico 
¬ Elevado teor de amido 
¬ Teor protéico(nutrição microbiana, corpo e estabilidade da espuma) 
¬ Razão amido/proteína otimizada 
¬ Baixo teor de lipídeos e de pouca rancificação 
¬ Fácil malteação 
 
– Milho: rançoso 
 – Trigo: muita contaminação 
– Arroz: enzimas pouco adequadas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORNECEM AÇÚCAR, MAS NÃO SABOR. 
 
LÚPULO: 
Responsável pelo sabor amargo das cervejas, também confere aroma, estabilidade para 
espuma, além de agir como bacteriostático. 
 
 
 
MOAGEM 
Casca rasgada para expor o endosperma amiláceo, além da trituração para facilitar o ataque 
enzimático durante a mosturação. 
 
 
MOSTURAÇÃO 
Conversão do amido​ do malte em açúcares menores (glicose, maltose e maltotrioses) através 
da ativação das enzimas produzidas durante a malteação. 
 
Sem adjunto na formulação da cerveja​: 
♣ Cocção 
1° etapa: Malte moído + água quente, 40°C por 2h 
2° etapa: Ao final da primeira hora um terço da mistura é enviada para uma caldeira onde será 
fervida por 30 minutos e depois retorna para o mosturador - eleva a temperatura para 52-54°C 
-> atividade das enzimas proteolíticas 
3° etapa: repete a operação fazendo a temperatura das mistura atingir 65°C 
-> atividade das amilases 
 
Com adjunto na formulação da cerveja: 
♣ Restante do malte + água, por 30 minutos 
♣ A mistura anterior com o adjunto é adicionado e aquecido até a temperatura de 70-73°C 
Degradação das proteínas 
¬ Proteínas de alta MM: espuma, corpo da cerveja e estabilidade coloidal 
¬ Proteínas de média MM: saturação de CO2 e frescor 
¬ Proteínas de baixo MM: nutrição da levedura, subprodutos da fermentação e cor da cerveja 
 
TESTE DO IODO 
Indicação da presença de amido no mosto cervejeiro (determina fim da mosturação). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fervura do mosto: estabilidade biológica e bioquímica. 
- Cor, aroma e sabor 
- Concentração do extrato 
- Eliminação das bactérias 
- Inatividade das enzimas 
 
ADIÇÃO DO LÚPULO 
♣ Adição no mosto em ebulição 
♣ ¼ 15 min após a ebulição: coagulação da proteínas 
♣ Metade 30 min após a ebulição: sabor amargo 
♣ restante 45 minutos: padrão sensorial da cerveja 
 
 
 
LEVEDURAS 
• Rendimento da fermentação 
• Eficiência da fermentação 
• Subprodutos adequados 
• Suportar baixo pH 
• Tolerância ao etanol 
• Multiplicação celular 
• Floculação 
 
- Cerveja de alta fermentação 
♣ Emerge à superfície do líquido durante a fermentação (temperatura mais alta, menos dias) 
- Cerveja de baixa fermentação 
♣ Se deposita no fundo do fermentador (temperatura mais baixa, mais dias) 
 
Final da fermentação​: redução gradual da temperatura 
> Garantia de que todos os açúcares fermentáveis foram consumidos pelas leveduras. 
Se a densidade for constante em três medidas consecutivas indica que a fermentação 
terminou. 
 
MATURAÇÃO (6 a 30 dias) 
 
FERMENTAÇÃO SECUNDÁRIA 
- Leveduras começam a consumir o que elas mesmas produziram (incluindo produtos 
indesejados) gerando off-flavors (diacetil, acetaldeído). 
- Clarificação: sedimentação das leveduras 
 
Na maturação: - Eliminação de subproduto indesejavél, saturação de CO2, evitar oxidação e 
pode ser utilizados aditivos. 
 
ACABAMENTOS 
 
♣ Carbonatação – injeção mecânica de CO2 
♣ Modificação de aroma e sabor 
♣ Padronização da cor 
♣ Estabilização contra turvação e mudança de sabor 
♣ Clarificação e filtração 
♣ Estabilização biológica 
¬ Clarificação e filtração em filtro de terra de diatomáceas​: remove as partículas em 
suspensão, principalmente leveduras, e substâncias de cor desagradável para a cerveja. 
¬ Manter em tanques de pressão a temperatura 0-1ºC -> mantém carbonatação 
¬ Pasteurização: estabilidade biológica 
 
CHOPP NÃO É PASTEURIZADO 
 
CERVEJA SEM ALCOOL 
- Desalcoolização da cerveja: depois de ser produzida, alcool é retirado por destilação à vácuo 
ou osmose reversa. 
- Fermentação interrompida: mantém pequena porcentagem de álcool. Baixa temperatura e 
por muito pouco tempo. 
 
 
VINHO 
Vindima (colheita​): interferência direta na determinação do tipo e qualidade do vinho. 
Grau de maturação x variações climáticas -> teor de açúcar e ácidos 
No Brasil as uvas apresentam baixo teor de açúcares (glicose e frutose, principalmente) pelo 
clima. 
 
Modificações durante a maturação: 
♣ Aumento do peso por acúmulo de água 
♣ Aumento da concentração de açúcares 
♣ Diminuição da acidez 
♣ Aumento de polifenóis e compostos aromáticos 
- Determinação do momento ideal da vindima, além do potencial de qualidade em uma 
determinada safra: ​Maturação tecnológica​ (acompanhamento de açúcares e acidez) 
Maturação fenólica​ (determinação dos principais polifenóis – antocianinas e taninos). 
Taninos (polifenol):​ - Adstringência, sabor, textura. 
 - Antioxidantes. 
 - Auxilia processo de maturação. 
Açúcares (glicose e frutose):​ consumidos pelas leveduras no processo fermentativo. 
Ácidos:​ sensações e paladares do vinho. 
As bactérias/leveduras da casca tem baixa capacidade fermentativa e baixa tolerância ao 
etanol. 
 
VINHO BRANCO X TINTO 
- Branco: fermentação do mosto somente com o suco (sem casca, semente, engaço); 
- Tinto: fermantação na presença de partículas sólidas da uva (contendo taninos, matéria 
corante etc). 
 
> Curtimenta​: quando as partes sólidas acompanham o mosto durante a fermentação, isto 
proporciona vinhos mais corados e mais encorpados; 
> Meia curtimenta​: quando as partes sólidas apenas acompanham parte da fermentação do 
mosto, ou então apenas 50 a 60% das partes sólidas são retiradas do mosto; 
> Bica aberta​: quando ocorre separação das partes sólidas do mosto antes de se iniciar a 
fermentação. Pode-se retardar a fermentação 24 a 48 horas para que as impurezas se 
depositem e o vinho fique livre de detritos. 
 
Avaliação dos índices de maturação das uvas:​ fatores de rendimento, potencial alcoólico e 
necessidade de correções. 
 
ESMAGADEIRA 
- Rompimento das uvas para liberação do suco. 
- Liberação e dissolução de matérias corantes e taninos contidos na casca (vinho tinto). 
- Aeração do mosto antes do início da fermentação. 
 
PRENSAGEM (SEPARAÇÃO DO LIQUIDO/SÓLIDO) 
Vinho branco: antes da fermentação 
Vinho tinto: depois da fermentação 
 
SULFITAGEM 
-> Adição de dióxido de enxofre (SO2).​ Varia muito de acordo com grau de maturação, teor de 
açúcar, acidez etc 
- Antisséptico 
- Antioxidante 
- Estimulante: em pequenas doses estimula as leveduras e ativa a fermentação do açúcar 
- Pode retardar ou impedir a fermentação malótica em altas doses 
 
DEFECAÇÃO (VINHO BRANCO) 
♣ O mosto sulfitado na dose recomendada NÃO inicia o processo fermentativo antes de 24h ou 
48h, nesse período ocorre a sedimentação da borra ou defecação -> Repouso permite 
separação de impurezas. 
 
TRANSFEGA 
Passagem do mosto de um biorreator para outro, separando o limpo do depósito/borra. 
¬ Vantagens da trasfega 
- Estabilidade química e microbiológica 
- Dissolução de oxigênio 
- Efeito homogeneizador 
- Permite eliminar o excesso de dióxido carbônico 
- Permite efetuar correções 
 
 
CORREÇÃO DO MOSTO 
- Chaptalização​: adição de sacarose para aumentar fermentação. 
- Correção com mosto concentrado:​ adição de mosto concentrado da mesma variedade. Pode 
aumentar acidez. 
 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 
¬ Para a fermentação alcoólica: inóculo de Saccharomyces cerevisiae, pois são mais resistentes 
ao álcool e ao SO2. 
- Pé-de-cuba Saccharomyces cerevisiae: levedura seca ativa, maior facilidade de aclimatação 
das células no vinho, uma vez que a preparação se deve fazer a temperatura idêntica. 
- Aclimatação. 
¬ Transformação anaeróbica dos açúcares (glicose e frutose) em etanol e CO2 
Temperatura: 
20 a 30 graus no tinto -> 10 a 15 dias. 
10 a 18 graus no branco -> 7 dias. 
 
¬ A fermentação alcoólica é concluída 
quando cessa o desprendimento de dióxido 
 de carbono e o teor de açúcar total for inferior a 2,0 g/L. 
 
- Descuba: separação do vinho (líquido) da fase sólida: após 24h transfega; mosto-flor (melhor 
qualidade).- Prensagem: aumento dos rendimentos econômicos, produto obtido pela prensagem das 
partes sólidas (apresenta) qualidade inferior. ​Lágrima:​ vinho da primeira prensagem; ​prensa: 
vinho de segunda prensagem. 
-> Após a fermentação alcoólica os vinhos tintos apresentam sabor desagradável, devido a alta 
acidez e adstringência. ​Segunda fermentação: fermentação malótica. 
- Vantagens​: Desacidificação dos vinhos tintos e contribui ao sabor do vinho e na 
complexidade aromática 
 
CLARIFICAÇÃO 
- Consiste em acrescentar ao vinho produtos clarificantes, capazes de coagular e formar flocos 
de partículas sólidas suspensas no vinho. Depois filtra, depois envase. 
 
Amadurecimento:​ Realizado em pipas de madeira ou cubas de inox em contacto com raspas de 
madeira, para posterior engarrafamento, este processo pode durar anos, ao que vulgarmente 
chamamos vinho maduro. 
Envelhecimento: ​Transformações físico-químicas na garrafa. Com o tempo, a oxidação dos 
ácidos em conjunto com o álcool resulta em novos aldeídos e, especialmente, ésteres, assim 
como em novas combinações entre eles, o que cria aromas e sabores diferenciados. 
 
Vinho gaseificado – gás carbônico 
1° fermentação: vinho base com fermentação alcoólica, igual para os outros vinhos 
2° fermentação: fermentação com liberação de grande volume de CO2 
 
Dentro da garrafa: champenoise. 
- Envelhecimento: as leveduras sofrerão autólise, fornecendo ao vinho bases nitrogenadas e 
açúcares, que posteriormente serão substrato para as reações químicas que darão toda a 
complexidade aromática e de sabores (2 a 4 anos) 
- Remoção das leveduras: consiste em se resfriar todo o conteúdo da garrafa e congelar o 
gargalo da garrafa (mergulhando-o numa solução congelante), para aprisionar as leveduras 
numa rolha de gelo que será posteriormente removida (manual ou mecanicamente). Vinho 
totalmente seco. 
 
Dentro de biorreatores: charmat. 
Segunda fermentação feita em biorreatores. No final dela, leveduras retiradas por filtração. 
Sem autólise das leveduras