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Glória; 02/06/2008
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Glória; 02/06/2008
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Aplicações industriais da Microbiologia - Apostilas - Biotecnologia Parte4, Notas de estudo de Biotecnologia
Apostilas de Biotecnologia sobre o estudo das aplicações industriais da Microbiologia, Processos fermentativos submersos, Cinética de Processos Fermentativos.
Tipologia: Notas de estudo
2013
1 / 40
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Processos fermentativos submersosFermentação Contínua
F, S
0
F, S, P
Alimentação contínua de meio de cultura a uma vazão constante e retiradacontínua do meio fermentado
Volume no reator é constante
Estado estacionário
Curvas de ajuste dos resultados em uma experiência idealizada
As velocidades instantâneas decrescimento, consumo desubstrato e formação deproduto são obtidos através dainclinação da tangente
xr
dX dt
pr
dP dt
sr
dS dt
Cinética de Processos Fermentativos:
Sf PM
XM
xr
dX dt
pr
dP dt
sr
dS dt
Velocidades instantâneas
Velocidade específica de transformação
x
dX dt X
1
X aumenta
aumenta também
complexo [ES]
Para transformação de P
s
dS dt X
1
p
dP dt X
1
Cinética de Processos Fermentativos:
Fase Lag- Síntese de enzimas para metabolização dos componentes domeio. Não há crescimento celular.
Tempo de duração depende: a) X
; b) 0
idade do microrganismo; c) estado fisiológico dos M.O
Fase transição- Inicio da reprodução.
Fase exponencial (
x
) - A velocidade de crescimento é diretamenteM
proporcional a concentração X: dX/dt=
=M
X
Fase linear de crescimento- velocidade de reprodução é cte. (r
= cte)x
Fase desacerelação
Estacionária
Declínio ou morte
Classificação dos Processos Fermentativos^ I)
Velocidades específicas de consumo de substrato (
S
) e a produção
do produto (
P
) apresentam perfis semelhantes.
Ex. Produção de etanol, vitaminas e aminoáciodos
II)
Formação de duas fases distintas:1) quando a velocidade específica de consumo de substrato estádiretamente relacionada á velocidade de crescimento celular;2) Boa semelhança entre o perfil das três velocidades específicas.Ex. ácido cítrico e lático
III)
A máxima velocidade de produção de produto ocorrem quando asvelocidades de crescimento celular e de crescimento sofrem reduçãosignificativa.
Ex. Penicilina
- Diapositiva 111G
- Exemplo produção de vinagre pelo proccesso denominado processo lento òrlean e AlemãoGlória; 02/06/
- G
- A sequencia de operação descrita é repedita a té queda da produtividadeGlória; 02/06/
- Exemplo produção de vinagre pelo proccesso denominado processo lento òrlean e AlemãoGlória; 02/06/
- Diapositiva 119G
- É na construção das equações cinéticas que reside toda a dificuldade e, portanto, toda a arte da formulação dos modelos fenomenolóficos dosprocessos fermentativos. São as equações cinéticas que indicam como as variáveis de estado do processo em estudo intererem nas velocidadesde crescimento e morte celular, de geração de produto e de consumo de substrato. Para formular modelos cinéticos a partir dos dadosexperimentais é preciso executar tres etapas básicasGlória; 02/06/
Determinação das equações cinéticas?1) Detecção da fase exponencial: Log X x t
Cinética de Processos Fermentativos:^ É determinado em diferentes limites de tempos, o melhor coeficiente decorrelação determina-se o início e o final da fase exponencial.o coeficiente angular fornece a velocidade específica de crescimentomáximo.
Se somente um substrato é limitante os outros em excesso, de forma quesomente a mudança da concentração do substrato limitante é relevante, acinética de crescimento varia tipicamente numa forma hiperbólica, onde S é osubstrato limitante (normalmente fonte de carbono) e
m^
a velocidade específica
Influencia da concentração do substrato limitante sobre a velocidadeespecífica de crescimentode crescimento. Cinética de Processos Fermentativos:
Influencia da concentração do substrato limitante sobre a velocidadeespecífica de crescimento Cinética de Processos Fermentativos:
S
k
S s
max
max
max
/
Ks
S
Cinética de crescimento de Monod
S >> k
s^
^
=^
max
(S > 10 k
)s
ks
= S
máx^2 ^
Cinética de Processos Fermentativos:
Referência
Modelo cinético
MonodTeissierMoserContoisPowellBlackmanDabes et al.Kono e Asai
s s KS max^
^
Ks/
s
max^
e 1
n n S max^
s s K
s x K
s S max^
^
^
s K K
s D S max^
2K s para 1
e
2K s para s K 1 2 max max
max KS
K s
X
rx^
Modelos cinéticos seminibição e com umsubstrato limitante
Fatores de Conversão
s
s
X
X
P
[ ]
tempo
Y^ x/s
X/
S
RENDIMENTO
Produtividade em células
tempo
celular
ão
concentraç
ade
Produtivid
Influência da concentração de
nutriente na velocidade específica
de crescimento celular
f(S)
S
max 0,
max
Ks
S
K
S S
max