Prof. Edmar das Mercs Penha

1

Podem ser classificados quanto ao modo de

conduo, forma de desenvolvimento do agente e

suprimento de oxignio.

2

Classificao dosProcessos

Fermentativos

Quanto forma deconduo

Quanto forma dedesenvolvimento

do agente

Quanto aosuprimento de

oxignio

Quanto forma deapresentao do

meio

Batelada ouDescontnuo

BateladaAlimentada ou

Semi-contnuo

Contnuo

Convencional

Por cortes

Comrecuperao do

inculo

Convencional

Cclica

Com umadorna

Com mais de

uma dorna

Fermentao em

meio lquido

Com reciclo de

clulas

Fermentao emmeio slido ou

Semi-slido

Em superfcie

Em profundidade

Sem aerao

Aerado

3

So processos pelo qual o mosto (esterilizado

previamente ou no) colocado na dorna de

fermentao, o agente inoculado e, aps a

fermentao, o mosto descarregado para

separao/purificao do produto.

Para uma nova fermentao, repete-se todas as etapas,

desde o preparo do inculo. Um processo em regime de

bateladas pode ser conduzido de trs formas:

4

Convencional (com um inculo para cada

dorna)

Cada dorna recebe um inculo novo, preparadoespecialmente para ela, que no reutilizado.

a forma mais antiga e que apresenta menor risco decontaminao, porm um processo caro, o que faz

com que seja usado somente para produtos nobres

como vitaminas, esterides, antibiticos e enzimas.

5

Por cortes

Prepara-se o inculo para a primeira dorna.

Aps determinado tempo, transfere-se parte do mosto (j fermentado) para uma segunda dorna, completando-se o volume

de ambas com mosto estril, e assim sucessivamente.

Ou seja, utiliza-se apenas um inculo para uma srie de dornas, reduzindo o custo do processo.

O nmero de cortes determinado pelo rendimento que pode comear a cair, devido a contaminao, ou a mutao do agente.

o processo mais empregado no Brasil, sendo utilizado na fermentao do melao de cana.

6

Com recuperao de inculo

Aps a fermentao, o mosto levado para a seo de separao e derecuperao do produto (centrifugao, filtrao, etc.), onde as clulas

so separadas, tratadas e reativadas, sendo utilizadas como inculo

para outra fermentao.

No processo "Melle-Boinot" (5 a 9 recuperaes), largamente utilizadona indstria alcooleira, as leveduras, aps serem separadas do mosto,

so tratadas com cido sulfrico (pH 2,5) para eliminao de bactrias e

outros contaminantes, novamente centrifugadas e reutilizadas.

H uma economia de cerca de 30% da matria-prima, para fazer omesmo lcool que o processo em batelada convencional.

7

Muito usados em processos biossintticos onde o

interesse a produo de biomassa.

A alimentao durante a fermentao serve para manter

a concentrao tima de substrato na dorna, evitando-

se o "efeito Crabtree", pela necessidade de altas

concentraes de substrato no incio.

8

Convencional

Durante o tempo de fermentao, um ou mais nutrientes (normalmente, o substrato principal) so

alimentados de forma contnua ou intermitente e, findo

o tempo, todo o mosto descarregado.

Ex: fabricao do fermento Fleischmann

9

Cclica

A alimentao de substrato contnua ou intermitente,mas tambm h retirada parcial de mosto fermentado

em tempos pr-estabelecidos.

Pode-se conduzir um processo desta forma durantemeses e o rendimento do mesmo determinar seu

trmino.

Ex: fabricao de vinagre pelo processo orleanense

10

Um processo contnuo sempre comea com uma batelada.

Normalmente, a 2/3 da fase exponencial de crescimento tem

incio o processo contnuo.

O tipo de reator mais comum o CSTF ("continuous stirred

tank fermenter"), ou de mistura completa.

Quando se utiliza um fermentador de mistura completa com

uma s dorna, enche-se o reator com mosto estril e inocula-

se o meio. Aps determinado tempo, comea-se a alimentar

continuamente o fermentador com mosto estril e a retirar

mosto fermentado na mesma vazo.

11

Nestes processos o substrato no totalmenteesgotado, saindo um pouco no produto.

Por isso, o clculo e o controle da vazo devem ser precisos a fim de minimizar esta perda.

Altas vazes provocam baixos tempos de residncia nadorna, o que provoca um empobrecimento em nmerode clulas ("wash out") alm de altas concentraes de substrato na sada.

Por outro lado, vazes baixas reduzem a concentraode substrato no reator, podendo provocar autlise das clulas e/ou diauxia.

12

Com uma nica dorna

Usado quando se consegue dimensionar o fermentador de forma a

conseguir baixas perdas de substrato na sada do fermentador.

Com mais de uma dorna

Empregado quando a matria-prima usada no processo cara e,

necessrio que o mosto deixe a dorna com o mnimo de substrato

no fermentado. Se a reduo da vazo, por exemplo, no for

suficiente, pode-se conseguir a utilizao de forma mais completa

usando-se mais de uma dorna em srie. Neste caso, o fermentado

(vinho) passa a ser a alimentao de uma nova dorna.

Os processos de fermentao em regime contnuo, podem ainda

ser conduzidos com ou sem a recuperao do inculo.

13

Processo em superfcie

Aplica-se para microrganismos aerbios estritos como bolores e

algumas bactrias. O agente se desenvolve na superfcie do meio

de cultura. um processo obsoleto, s utilizado em casos

especiais, pois o tempo de fermentao elevado devido

necessidade de difuso dos nutrientes do meio para a superfcie do

mesmo.

Ex: produo de cido ctrico por Aspergillus niger, de enzimas por

Bacillus subtilis e de vinagre por espcies de Acetobacter.

14

Processo em profundidade Tambm chamado de submerso, aquele em que o agente

desenvolve-se no seio do mosto, agitado.

Devido ao maior contato mosto-microrganismo, so maiores astaxas de transferncia de massa, de nutrientes e de O2 (quandonecessrio), acarretando menores tempos de fermentao.

Uma outra vantagem com relao ao fato de poderem serconduzidos continuamente a depender da cintica da fermentao.

Os processos cujos agentes so anaerbios estritos, facultativosou microaerfilos, so, necessariamente, conduzidos emprofundidade.

Ex: fermentao acetonobutlica (anaerbia estrita), alcolica(facultativa) e ltica (microaerfila).

15

Processos aerados

Usado para agentes aerbios estritos, ou seja, aqueles que tm o

oxignio atmosfrico ser o aceptor de prtons (H+).

Ex: produo de cido ctrico, penicilina e vitamina B12 .

Tipos de aerao:

A) Natural - o mosto exposto ao ar ambiente, como no caso da

fermentao ctrica em bandejas.

B) Forada - o ar introduzido na dorna, sob presso, borbulhando

na massa lquida, onde o O2 dissolvido, para ser posteriormente

utilizado pelo agente da fermentao.

Ex: processos submersos para produo de penicilina, cido ctrico

e levedo prensado.

16

1.3.2 - Processos no aerados

Aplica-se para agentes que desenvolvem metabolismo

anaerbio, onde o aceptor de H+ no o O2 do ar

atmosfrico e sim outras substncias como os nitratos e

aldedos.

Ex: produo de solventes orgnicos por Clostridium

(anaerbio estrito) e de etanol por Saccharomyces(anaerbio facultativo).

17

Fermentaes em meio lquido

Fermentaes em meio slido ou semi-slido

18

Vantagens

mais produtivo, devido diminuio dos tempos mortos(enchimento, limpeza, esterilizao, esvaziamento), permitindomaior produo num mesmo tempo para o mesmo volume dereator;

maior uniformidade do produto (microrganismos atuam emcondies ambientais mais uniformes), o processo conduzido emregime estacionrio ("steady state");

menores custos com mo-de obra;

maior facilidade de controle automtico;

permite ser facilmente associado a outras operaes contnuas nalinha de produo, como, por exemplo, a esterilizao contnua domosto e a extrao contnua do produto obtido.

19

Desvantagens

no esgotamento total do substrato (maior custo de

matria-prima);

maior possibilidade de contaminao devido a

dificuldade de se manter as condies de esterilidade

do processo por longos perodos de tempo;

possibilidade de mutao do microrganismo agente do

processo.

20