Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 1

- permitir a rápida liberação do produtopara o meio.2. MEIOS DE CULTURAA formulação de um meio de cultivo develevar em conta as características nutricionaisdo microrganismo a ser cultivado, deforma que não existe uma formulação únicapara o desenvolvimento de microrganismosem condições artificiais. No caso decultivo de células vegetais e animais in vitro,monocamadas de culturas celulares animaissão indispensáveis para o cultivo decélulas o isolamento e identificação de viroses.A produção de vacinas virais e deinterferon são os principais processos comerciaisusando células animais (MOO-YONG).As linhagens celulares são extremamenteúteis na pesquisa celular, como fonte degrandes quantidades de células de um tipouniforme, especialmente por poderem serestocadas em nitrogênio líquido a –196º C,por um período de tempo indefinido (AL-BERT, 1997). Essas linhagens celulares imortalizadaspodem se desenvolver ancoradasem uma superfície plástica como monocamadas,ou prescindir da necessidade decontato e crescer em suspensão dentro defrascos nos quais o meio de cultivo é levementeagitado (MOO-YOUNG).Os meios de cultivo para células animaissão complexos, contendo soluções tamponantesde sais minerais, glucose, vitaminas,aminoácidos, fatores de crescimento, extratosfetais e soro. Antibióticos são usualmenteincorporados nesses meios para evitarcontaminação bacteriana., embora muitasvezes interfiram no isolamento e purificaçãodo produto metabólico. Independentedo fato das linhagens celulares serem derivadasde diferentes mamíferos ou de diferentesórgãos ou do mesmo hospedeiro,elas se desenvolveram todas no mesmo tipobásico de meio de cultivo.O cultivo celular de células vegetais podeser feito em meios sólidos ou em suspensão.As técnicas e o meio usado para crescimentode plantas são similares aquelespara células animais, exceto que a luz éessencial e extratos fetais e soro devem serde origem vegetal. Carboidratos devem seradicionados ao meio desde que o processode fotossíntese realizado por células emcultura é pouco eficiente. Os reatores paracrescimento de plantas não requerem altastaxas de oxigenação, embora a agitação sejaimportante para prevenir sedimentação celular(MOO-YOUNG).Os fatores que influem nesses cultivos sãoa temperatura, o pH, teor de oxigênio, agitação,teor de umidade3. BIORREATORESA engenharia da fermentação é um ramoda tecnologia que estuda o desenho, desenvolvimento,construção e operação daplanta e equipamentos utilizados nos processosbiológicos em escala industrial.Nos processo de fermentação, o biorreatorfornece o ambiente para o crescimento epara a atividade microbiana. Durante o período,previne a liberação da biomassa internapara o ambiente, assim como, impedea entrada de substâncias estranhas paradentro do meio de reações.O meio ambiente do biorreator leva emconsideração os aspectos biológicos, químicose físicos (WINKLER, 1986).a) meio biológico: é favorável quando somenteo organismo que contribui ao processoestá presente, sendo denominado umsistema “asséptico”. Isto se consegue pelaesterilização do ambiente e posterior introduçãodo microrganismo desejado (inoculação);b) meio químico: está relacionado com omeio de crescimento microbiano, com asconcentrações adequadas de substratos ounutrientes microbiológicos, assim como precursoressintéticos, livres de substâncias inibidorase mantidas ao pH adequado. Enquantoos nutrientes solúveis são adicionadosao meio, a manutenção da oxigenaçãoé feita continuamente. Nos processos anaeróbicos,deve-se em alguns casos, disporde dispositivos para eliminar o oxigêniocontinuamente. Outros parâmetros devemser observados, e dizem respeito à baixaatividade do meio aquoso (baixa concentraçãodo soluto) assim como à força iônica(substâncias iônicas em solução precedentede sais);c) meio físico: se refere principalmente àtemperatura do sistema, que para seu controleleva em conta o desenho do fermentador.Este controle, bem como a necessidadeem manter-se a uniformidade das condiçõesdurante o processo, está relacionadocom uma boa agitação, o que por suavez, provoca a ruptura de estruturas doorganismo (cisalhamento).3.1 Tipos de biorreatoresVários tipos de biorreatores podem ser utilizadose o grau de sofisticação (desenho,construção e funcionamento) dependem dasensibilidade do processo ao ambiente mantidono recipiente (WINKLER, 1986). Omaterial utilizado na construção dos biorreatoresdeve ser atóxico, resistente à pressãoe à corrosão química.Os biorreatores em processos farmacêuticospodem ser Químicos ou Biológicos:-Biorreatores Químicos nos quais as reaçõesocorrem na ausência de células vivas,ou seja, são tipicamente os “reatores enzimáticos”.-Biorreatores Biológicos nos quais as reaçõesse processam na presença de células.Os biorreatores biológicos são amplamenteconhecidos e mais utilizados, sendo empregadosdesde a década de 40 paraprodução industrial. Possuem uma grandediversidade de aplicação, como produçãode enzimas, antibióticos, vitaminas, ácidosorgânicos, solventes, bebidas e tratamentode resíduos orgânicos industriais ou domésticos.Na classificação dos biorreatores, ainda sãolevados em consideração:• tipo de biocatalisador: células ouenzimas;• a configuração do biocatalisador:células ou enzimas livres ou imobilizadas;• forma de se agitar o líquido no reator.Assim sendo, os biorreatores classificam-seem dois grupos: sistema de cultivo dispersoe sistema de cultivo imobilizado.3.2. Modo de operaçãoA classificação Mista de Kleinstreuer é amais utilizada:1. Reatores em fase aquosa (fermentaçãosubmersa)a. Células e enzimas livres:a.1) Reatores agitados mecanicamente (STR- stirred tank reactor)a.2) Reatores agitados pneumaticamente- Coluna de bolhas (“bubble column”)- Reatores “air-lift”a.3) Reatores de fluxo pistonado (“plugflow”)2. Reatores em fase não-aquosa (fermentaçãosemi-sólida)b) Células/enzimas imobilizadas em suportes:b.1) Reatores em leito fixob.2) Reatores com leito fluidizadoc) Células/enzimas confinadas entre membranas:c.1) Reatores com membranas planasc.2) Reatores de fibra oca (hollow-fiber)3. Reatores estáticos (reatores com bandejas)4. Reatores com agitação (tambor rotativo)5. Reatores com leito fixo6. Reatores com leito fluidizado gás-sólidoOs biorreatores mais amplamente empregadossão os Reatores Agitados Mecanicamente(STR), constituindo cerca de 90% dototal de reatores utilizados industrialmente.3.3 Tamanho da unidadede produçãoA capacidade total da planta de fermentaçãoserá obtida utilizando-se pequenas unidadesou um número pequeno de unidadesmaiores. O tamanho da unidade podeser influenciado por:- facilidade para transporte;- espaço disponível;- custo de produção: unidade grandes acarretammenores custos que as pequenas,principalmente se forem com instrumentaçãosofisticada;- recipientes pequenos são adequados quandose necessita uma variedade de produtose quando existe perigo de rompimentos.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 37