Fermentação Semicontínua Flashcards
Quais as operações caracterizam a fermentação semicontínua?
Uma vez colocado no fermentador o meio e o inóculo, as operações que se seguem obedecerem à seguinte ordem:
1) Aguarda-se o término da fermentação
2) Retira-se parte do meio fermentado, mantendo-se no fermentador o restante do mosto
3) Adiciona-se ao fermentador um volume de mosto igual ao volume de meio fermentado retirado
4) Repete-se esta sequência.
Descreva o processo de obtenção de vinagre utilizando o processo semicontínuo.
No processo semicontínuo, inicia-se a fermentação acética com a formação de uma camada de bactérias acéticas, chamada “mãe vinagre” a partir da bebida alcoólica, e ao chegar em um certo nível de acidez, retira-se parte do vinagre e adiciona-se a quantidade de vinho (bebida alcoólica) equivalente.
Explique como varia a produtividade em um sistema semicontínuo.
A produtividade de um processo fermentativo depende de muitos fatores, tais como: microrganismo utilizado, método de preparo do inóculo, concentração microbiana no fermentador, composição do meio, temperatura, pH, fornecimento de oxigênio e de nutrientes durante o desenvolvimento da fermentação, e outros mais.
Interessa-nos saber de que maneira a fração α afeta a produtividade do processo.
α=1, é uma produtividade nula, se todo o meio fermentado for retirado do reator e substituído por meio de fermentação não haverá fermentação pois as células microbianas não estarão presentes para agirem como inóculo ao meio adicionado.
α próximo a 0, se se aproximar de zero, o volume de meio fermentado periodicamente retirado do reator será muito pequeno quando comparado com o volume de meio fermentado remanescente, por isso o processo semi contínuo se aproxima do contínuo.
Quais são as vantagens em se utilizar o processo semi contínuo?
Vantagens de um processo semi contínuo:
• Possibilidade de operar o fermentador por
longos períodos sem preparar novo inóculo
(meses);
• Possibilidade de aumentar a produtividade do
reator apenas modificando-se o cronograma
de trabalho;
• Possibilidade de, uma vez conhecidas as
melhores condições de operação, conseguir
produtividade significativamente maior que a
obtida em processo descontínuo (batelada).
Por que o Engenheiro Químico deve compreender sobre a fermentação contínua?
Assim como os outros processos, o conhecimento da fermentação contínua para o Engenheiro Químico é necessária devido uma gama de produtos obtidos através desse tipo de operação, que normalmente se mostra o de menor custo quando comparado aos demais em relação a mão de obra.
Exemplo: fermentação para fabricação de cerveja.
Cite as vantagens e desvantagens da fermentação contínua.
Vantagens • Aumento da produtividade do processo -> redução dos tempos mortos • Obtenção de caldo fermentado uniforme • Manutenção de células em um mesmo estado fisiológico • Possibilidade de associação com outras operações maior facilidade no emprego de controles • Menor necessidade de mão de obra.
Desvantagens
• Maior investimento inicial da planta • Possibilidade de mutações genéticas espontâneas • Maior possibilidade de contaminação • Dificuldade na manutenção de homogeneidade no reator • Dificuldade de operação em estado estacionário em algumas situações
Defina: F, Xo, So, Po e X, S, P em uma fermentação contínua.
F= vazão volumétrica de alimentação de meio (L/h) Xo = concentração de células no meio de alimentação (g/L) So = concentração do substrato limitante no meio de alimentação (g/L) Po = concentração do produto P no meio de alimentação (g/L) X = concentração de células no reator (g/L) S = concentração do substrato limitante no reator (g/L) P = concentração do produto P no reator (g/L)
Por que o F de entrada é igual ao F de saída na fermentação contínua?
Porque a fermentação contínua ocorre em estado estacionário, assim, as vazões de entrada e saída são iguais.
Cite as formas de operação do sistema contínuo de fermentação?
Pode ter as seguintes operações:
Contínuo em um único estágio (um único reator): com ou sem reciclo de células.
Contínuo em múltiplos estágios (n reatores em série): com uma alimentação com ou sem reciclo de células ou com múltiplas alimentações com ou sem reciclo de células.
Explique com um sistema contínuo em um único estágio funciona.
SISTEMA CONTÍNUO EM UM ÚNICO ESTÁGIO
- SEM RECICLO DE CÉLULAS
Nesse sistema, o meio de cultura contendo o substrato limitante em uma determinada concentração, é alimentado a uma vazão constante. Admite-se agitação perfeita, de forma que o reator possa ser considerado como homogêneo. Assim, portanto, admite-se
que cada porção de meio alimentada no reator seja instantaneamente misturada no volume de reação, de forma que o líquido efluente possuirá as mesmas concentrações de células, substrato e produto, que aquelas existentes no meio de reação.
-COM RECICLO DE CÉLULAS
Esse sistema tem como objetivo a obtenção de alta densidade celular no reator, aumentando-se assim consideravelmente as velocidades e, portanto, em última análise, a produtividade do processo. O reciclo de células pode ser interno ou externo ao reator.
Por recirculação interna entende-se a situação na qual uma fração das células é mantida no reator, seja através de uma simples sedimentação, ou através do emprego de um filtro na saída de líquido do reator. No caso do reciclo externo o líquido efluente circula através de “separador de células” (sedimentador, centrífuga ou sistema de filtração por membranas), de maneira que uma corrente concentrada em células retoma ao fermentador, enquanto uma outra (filtrado ou
permeado), sai praticamente isenta de células.
Sistema contínuo em múltiplos estágios
SISTEMA DE MÚLTIPLO ESTÁGIO
-Com uma única alimentação
do sistema com uma única alimentação tem-se a alimentação de meio esterilizado apenas no primeiro estágio, enquanto que nos demais reatores a alimentação é o líquido efluente do reator imediatamente anterior a este.
- Com múltiplas alimentações
Já no caso do sistema com múltiplas alimentações tem-se, num dado reator intermediário, duas alimentações, sendo uma o meio de cultura esterilizado e a segunda o efluente do fermentador anterior.
No caso do sistema com reciclo de células, o reciclo pode ser do último para o primeiro estágio, também pode-se ter na realidade inúmeras outras possibilidades, imaginando-se por exemplo a existência de reciclos intermediários entre os estágios, caso esta configuração seja interessante em termos de permitir urna melhoria no desempenho do processo.
