Olá pessoal sejam muito bem-vindos em nossa aula seis da unidade dois nessa aula nós estaremos estudando sobre os biorreatores que são utilizados nos processos industriais fermentativos então nós vimos na nas outras aulas como cultivar o microrganismo a sua manutenção as classes das fermentações dos processos fermentativos nos diversos eixos industriais e em qual equipamento esse microrganismo vai ser cultivado Qual o equipamento que é utilizado lá na indústria para esse meio reacional essa fermentação então para isso são utilizados biorreatores que são os equipamentos para ocorrer o processo fermentativo todo esse controle de nutrientes PH temperatura que nós
vamos estar estudando aqui os modelos e os principais equipamentos que existem na indústria vamos estar acompanhando Então os biorreatores que são esses biorreatores são reatores químicos ou biológicos então que vai ter ali a adição dos nutrientes do micro do microrganismo do meio de cultivo esses reatores nas indústrias são usados tanto para o processo biotecnológico usando agentes biológicos ou agentes químicos então por isso que eles podem ser classificados em biorreatores na ausência de células vivas Ou seja somente enzimas tem lá um processo de Hidrólise por exemplo quer realizar uma Hidrólise eh do da lactose presente no
leite então adiciona o leite e a enzima lactase lá num num processo industrial e biorreatores quando tem a presença de células vivas então tem microrganismo Então nesse caso não é só a enzima são microrganismos seja leveduras bactérias ou fungos Aqui nós temos algumas imagens de alguns biorreatores industriais e também biorreatores que são utilizados no laboratório então o biorreator também vai ser classificado quanto a natureza do meio de fermentação a fermentação ela pode ser submersa quando o meio de cultivo dentro aqui do biorreator o meio vai ser líquido então o microrganismo vai estar suspenso naquele meio
líquido ou quando o meio de fermentação ele é superficial Ou seja é um meio sólido então para isso são utilizado diversos meios sólidos hoje na indústria o bagaço da cana de açúcar palha de trigo é do Milo que são materiais celulósicos servindo Como suporte para a fermentação microbiana Então os biorreatores também podem ser usar classificados em relação ao uso meio ou aplicação e classificados em dois grupos principais grupo um em que os organismos biológicos estão em suspensão ou livre está lá no meio líquido e o grupo dois que são aqueles por meio de reações catalizadas
enzimáticas geralmente aqui são aqueles por meio membranas de bandeja aqueles mais em ambiente estático nós vamos ver um pouco dos princípi de cada um desses biorreatores e as suas principais características aqui do grupo um que nós vimos que são os microorganismos que estão em suspensão e um meio líquido que é um dos mais utilizados na indústria é o são os biorreatores STR que vem da sigla em inglês do termo que significa biorreator agit por agitação Então esse biorreator por agitação ele pode ser aqui eh o biorreator por agitação ematel e o sistema contínuo contínuo que
vai entrando a o substrato matéria-prima e já vai saindo o produto continuamente esse daqui é emb batelada adiciona o inóculo o o nutriente meio de cultivo tem o controle operacional e tem uma agitação mecânica aqui no final terminou o processo retira o o o produto de interesse o produto que se busca seja um antibiótico um alimento vitaminas aquele produto biotecnológico aqui pessoal nós estamos falando sempre no geral quando se fala em produto biotecnológico é aquele produto de interesse lembrando de todos os exemplos que nós já comentamos nas aulas anteriores ok Então qual a característica desse
biorreator de agitação mecânica esse biorreator ele vai ter a característica que ó de um formato cilíndrico vai ter aqui um sistema de agitação a gente vê aqui ó uma turbina Geralmente os equipamentos eles têm várias turbinas vai depender do tamanho do biorreator da empresa Geralmente as indústrias TM biorreatores para mais de 200.000 L outras para 100.000 L Então depende do produto do porte dessa empresa ou até biorreator de bancada aquela biorreator de escala piloto que é utilizado no laboratório Geralmente as indústrias TM o biorreator de escala Laboratorial para primeiro fazer uma padronização do processo e
depois o biorreator industrial então aqui vai ocorrer uma agitação mecânica Então essa aqui como se fosse essas PES esses AG adores essas essas hélices aqui eles vão ocasionando uma turbulência no meio e vai acontecendo uma agitação que vai podendo ocasionar uma homogeneização desse meio uma eh principalmente dos microorganismos que estão ali suspensos Então nesse caso vai ocorrendo essa homogeneização paraos substrat nutrientes atingir ali os microorganismos de forma adequada porém só tem que tomar o cuidado com a velocidade desse salamento então para cada processo vai ter um controle esse biorreator plug Flow é que ele é
realizado em tubo ó a gente vê aqui nesse sistema tubular geralmente é mais para tratamento de afluentes biorreatores airlift ele também vai ter uma turbulência no meio mas não tem aquela aquela agitação que nós vimos ali por meio daquela hélice o que aquela turbulência o que que vai proporcionar aqui a agitação vai ser um tubo que tem dentro do biorreator aqui então é o biorreator dentro aqui vai ter um tubo tudo de aci inox ok pessoal esses biorreatores devem ser materiais que causam o mínimo possível de incrustação de presença de contaminantes para não contaminar o
processo então aqui vai entrar ar comprimido no meio desse tubo esse ar vai ocasionar uma velocidade para ocasionar um borbulhamento vocês vão observando aqui as bolhas ó e e as e as setas que descem conforme esse ar entra no tubo vai subindo e vai tendo uma forma ascendente e descendente para ocasionar uma agitação nesse meio Então nesse caso essa agitação é devido às bolhas de ar que vai formando por isso airlift esse também coluna de bolhas é o mesmo sistema desse airlift porém ele não tem o tubo interno é o ar ele vai sendo proporcionado
lá do da parte inferior mesmo do biorreator Então vai sendo injetado esse ar Lembrando que o ar é estéril filtrado para não levar contaminação para o meio de cultivo então aqui essa seta que mostra ó subindo é o ar sendo impulsionado para cima e esse ar vai causar uma agitação no meio para homogeneização também do sistema aqui a gente vê no geral bi ó STR aqui a gente vê as astes ó a hélice da agitação mecânica aqui o movimento da seta de agitação vocês estão observando que eles têm parede dupla ó a gente observa aqui
essa parede dupla de ao inox colunas de bolha airlift com o tubo proporcionando a agitação plug Flow o meio mais inóculo é adicionado junto depois tem também de leito fixo leito fluidizado que já nós vamos ver membranas planas aqui entra o meio e aqui no final o produto e aqui também um rolof Fiber que é a adição do meio e aqui a saída do produto que vai ocasionando também o meio estático Então esse material aqui a gente divide em dois grupos Aqui estão todos juntos tá eu deixei para vocês terem uma visualização geral dos tipos
de biorreatores aqui o biorreator do grupo dois que geralmente não é muito usado para microrganismo é geralmente quando tem imobilização então aqui a gente vê o biorreator de leito fluidizado ocorre o biorreator leito móvel que vai ocasionando a alimentação do sistema e o biocatalizador em regime fluidizado aqui a gente vê o sistema também vai tendo uma agitação e aqui a saída do produto por fluidização depois o d leito compacto ou fixo aqui a gente já vê eh é que contém um leito aqui as unidades fixas biocatalisador que seria a enzima por exemplo tá pode ser
enzima em mobilizadas vai ter a alimentação do sistema do do substrato passa aqui por meio do sistema imobilizado que seria a enzima por exemplo e no final aqui vai obtendo o produto sendo então um biorreator de leito fixo temos também biorreator de membrana aqui a gente observa algumas membranas esse geralmente é utilizado é membrana de ultra e microfiltração aqui a gente vê um tratamento de água tratamento de afluentes que eu trago aqui a figura para vocês eh mostrando aqui a entrada do efluente o l decedent o permeado eh que essas membranas elas vão filtrando e
ali fazendo todo esse tratamento também nesse biorreator de membrana Então nesse caso é mais paraa área ambiental paraa área de tratamento de afluentes que é utilizado também Existem os biorreatores em fase não aquos Ou seja que é em fase sólida aqui não tem a presença do microrganismo em suspensão não está no meio líquido lá eh suspenso então geralmente é aplicado em fermentação em estado sólido em aulas posteriores nós vamos estar estudando separadamente o que seria a fermentação em estado sólido e em estado líquido então a fermentação em estado sólido como eu comentei com vocês ela
vai ter lá um reator que vai conter o material substrato sólido e o microrganismo vai ficar ali praticamente num leito fixo e vai sendo então Eh já alimentado no sistema por exemplo aqui utilizando rores em bandejas tambur rotativo pode ser leito fixo e fluidizado gás sólido O gás ele vai ser injetado então o substrato vai ser sólido ele fica aqui nesse compartimento não é um substrato líquido Como por exemplo o meio de cultivo que contém água vai ser um substrato sólido a cultura vai ser adicionada aqui também vai ser injetado o ar aqui a gente
vê ó nessas setas o ar para fornecer a oxigenação que vai ser necessária para esse meio e depois a obtenção do produto aqui a gente vê algumas características de alguns biorreatores ó de bandeja aqui o biorreator que nós vimos que é semelhante ao dessa imagem aqui biorreator tambor rotativo tá vendo aqui é um é um tambor rotativo que observa ali a presença de material celulósico aqui nesse interior onde os microrganismos vão estar presentes e ocasionando a fermentação Para obtenção dos produtos aqui nesse outra figura o gás que é injetado nesse daqui que também é leito
fixo ou filtros aqui que sempre vai ter um soprador eh no caso paraa injeção do gás que é o gás que vai ser utilizado no caso gás oxigênio o gás filtrado estéreo para o ambiente aqui mostrando então de forma geral a classificação dos biorreatores vão ser classificados em fase não aquosa ou semi sólida e em fase aquosa Ou seja a fermentação submersa então aqui é importante para nós verificarmos ó os tipos de reatores em fase não aquosa estático de bandeja agitador rotatório leito fixo e leito fluidizado quando com gás sólido em fase submersa células e
enzimas Livres eh vão utilizar agitados mecanicamente agitados pneumaticamente o pneumaticamente pessoal é aqu aquele um que é injetado o ar lembra lá do do equipamento que é injetado o ar lá no na parte inferior do equipamento do biorreator Então não é aquele Agitador mecânico que proporciona é a velocidade do ar que é aplicado do oxigênio que vai impulsionar a homogeneização do meio e fluxo emp pistonado células imobilizadas ou enzimas leito fixo leito fluidizado célula imobilizada quando adiciona a enzima e a célula dentro de um leito fixo um material fixo eh Pode ser cilíndrico ou não
que você reutiliza essa célula então ela não precisa ficar ali em constante agitação no meio por isso que é um material fixo e célula ou enzima confinada em fibra oca ou em membrana plana Aqui nós temos a foto de um biorreator aqui a nível Industrial vocês vem que é maior aqui tem a parte do compartimento de abertura ali para estar verificando a característica do material no interior aqui o material todo de aço inoxidável eh material para propor o mínimo possível de de cantos ali que vai proporcionar resíduos incrustações eh cantos que não vão ser possíveis
a homogeneização e aqui um biorreator de bancada aqui a gente observa que ele é de vidro e aci inoxidável dentro aqui vão ter o agitador a as a turbulência de agitação aqui é conectado ao sistema e de monitoramento a gente vai estudar também esses monitoramentos Como ocorrem estão vendo que aqui ele é todo fechado ele é isolado do ambiente externo para não ter contaminação Então esse biorreator de bancada ele simula o biorreator industrial aqui todos esses essas conexões aqui vão ser para injeção de oxigênio controle de PH controle de temperatura para eficiência do processo Então
pessoal encerrando aqui a nossa aula nós vimos sobre os principais biorreatores utilizados na indústria que são então o local o equipamento que é utilizado para a produção do processo fermentativo seja com a presença do oxigênio ou na ausência total de oxigênio muito obrigada aqui pela companhia né aul e nessa unidade e aguardo vocês até a nossa próxima unidade e até [Música] mais
