Processos Fermentativos

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1 CONCEITOS Reações químicas x Reações Bioquímicas Processos químicos: Realizado entre compostos químicos usando-se catalisadores químicos. Processos Enzimáticos: Transformação química realizada por catalisadores biológicos (enzima) na ausência de seres vivos. Processos Fermentativos ou biológicos: Transformação realizada pelos microrganismos (biocatalisadores). Os mo s metabolizam o composto químico.

2 ETAPAS DO PROCESSO

3 AGENTES DA FERMENTAÇÃO Definição Características Apresentar elevada eficiência na conversão de um dado substrato. Permitir o acúmulo do produto no meio de forma a se ter elevada concentração do produto no caldo fermentado. Não produzir substâncias incompatíveis com o produto. Apresentar constância quanto ao comportamento fisiológico.

4 AGENTES DA FERMENTAÇÃO Características Não exigir condições de processo muito complexas Não exigir meios de cultura dispendiosos Permitir a rápida liberação do produto para o meio Culturas puras e consórcio Conservação (genética) Quantificação

5 INÓCULO Definição Ativação/ Propagação

6 INÓCULO Ativação/Propagação n X = X *2 n= dx X 0 = µ dt ln X = µ * t X X 0 = e µ * t t t cultivo geração

7 INÓCULO Tipo Cada dorna recebe um inóculo. Processo por meio de cortes.

8 INÓCULO Tipo Processo com recirculação do microrganismo. Controle (idade/pureza)

9 MEIO Composição (substratos, nutrientes) Fonte de carbono Fonte de nitrogênio Fonte de fósforo Outros elementos (Na, K, Ca...) Vitaminas Laboratório Industrial (matéria-prima)

10 MEIO Matéria-prima Tipos AMILÁCEAS SACARÍNEAS CELULÓSICAS AMIDO SACAROSE CELULOSE GLICOSE FRUTOSE

11 MEIO Matéria-prima Definição/ Escolha Tipos Sacaríneas Caldo de cana-de-açúcar Melaço Suco de frutas Leite Soro de leite Licor sulfídrico Vinhato ou vinhaça

12 MEIO Matéria-prima Tipos Sacaríneas Caldo de cana-de-açúcar Cana-de-açúcar Lavagem Brix Componente Água Sacarose Glicose/ Frutose Cinzas (K 2 O, SiO 2, CaO, Na 2 O, MgO, P 2 O 5, Fe 2 O 3 ) Ácidos orgânicos Compostos nitrogenados Gomas, ceras, gorgduras ~ 19º Concentração (g/100 ml) ,1-2,0 0,3-0,5 1,0-1,2 0,5-1,0 0,1-0,3 Picador Desfibrilador Moagem caldo bagaço

13 MEIO Matéria-prima Tipos Sacaríneas Componente Água Processos Fermentativos Melaço Suco de frutas Glicose/ Frutose Ácidos orgânicos Compostos nitrogenados Minerais Maçã Brix Componente Água Sacarose Glicose Frutose Cinzas (K 2 O, SiO 2, CaO, Na 2 O, MgO, P 2 O 5, Fe 2 O 3 ) Ácidos orgânicos Compostos nitrogenados Gomas, ceras, gorgduras Concentração (g/100 ml) ,3-1,0 0,1-0,3 Melaço ~ 80º Concentração (g/100 ml) ,

14 MEIO Matéria-prima Tipos Sacaríneas Leite Soro de leite Licor sulfídrico Vinhato ou vinhaça Componente Água Proteína Gordura Lactose Cinza Componente Água Proteína Gordura Lactose Cinza Cálcio Fósforo Vitaminas Leite Concentração (g/100 ml) 87 3,5 3,8 5,0 0,7 Soro de Leite Concentração (g/100 ml) 93 0,9 0,3 5,1 0,6* * *10-3 0,3*10-3

15 MEIO Matéria-prima Tipos Amiláceas Grãos/cereais: Trigo, Milho, Cevada, centeio, arroz raízes/tubérculos: Mandioca, Batata, Batata doce Amido

16 MEIO Matéria-prima Tipos Amiláceas Amilose Amilopectina Hidrólise: Uso de enzimas Ligações α-1,4 (α-amilase, β-amilase) Ligações α-1,6 (exopululanases, pululanases e isoamilases) Ligações α-1,4 e α-1,6 (glucoamilases) Produtos: glicose, maltose, dextrinas

17 MEIO Matéria-prima Tipos Celulósicas Subprodutos da indústria de madeiras Bagaços Casca de frutas Sabugo de milho Resíduos agrícolas

18 MEIO Matéria-prima Tipos Celulósicas Hidrólise: Aquecimento com ácidos orgânicos (70 ou 150 ºC) Uso de enzimas do complexo celulítico (endo e exoglucanases, β glicosidase) Produtos: glicose, celobiose, oligossacarídeos

19 MEIO Matéria-prima Tipos Não -convencionais Frações do petróleo Lixo Águas residuais de matadouros FATORES EXTERNOS Condições de cultivo ph Temperatura

20 FATORES EXTERNOS Condições de cultivo Oxigênio Produto Inibidores/Ativadores CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS Quanto a condução Batelada simples

21 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS Quanto a condução Batelada alimentada convencional ou cíclica Batelada por cortes

22 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS Quanto a condução Recuperação do inóculo Contínuo

23 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS Quanto ao crescimento do agente Superfície Submerso Quanto ao suprimento de oxigênio Aeróbio (natural ou forçado) Anaeróbio

24 ACOMPANHAMENTO E CONTROLE Estado do sistema Controle (atividade máxima) Variáveis (ph, temperatura, oxigênio, S, P, espuma, contaminantes...)

25 CINÉTICA DOS PROCESSOS Informações obtidas: µ, q s, q p, S, P Importância: otimização e controle Classificação Deindoerfer (concentração x tempo)

26 CINÉTICA DOS PROCESSOS Classificação Gaden (velocidades específicas x tempo)

27 EQUIPAMENTOS

28 EQUIPAMENTOS

29 EQUIPAMENTOS

30 CÁLCULOS Fatores de conversão

31 CÁLCULOS Eficiências Processos Fermentativos Produtividade

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