Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 1

de crescimento, quatro grupos de microrganismos:· Psicrófilos: 14-20º C· Mesófilos: 30-36º C· Termófilos: 50-60º C· Extremo termófilos: 60-80º CA temperatura também afeta a eficiência daconversão do substrato (fonte de carbono –energia) em massa celular. O rendimentomáximo de conversão ocorre a temperaturamenor que a temperatura ótima de crescimento.Este ponto é particularmente importantena otimização do processo quando se esperaum máximo rendimento, mas não taxa de crescimento.As reações simultâneas que ocorrem no interiordas células, influenciam no crescimento eformação de proteínas enzimáticas, que apresentamrápidas variações de acordo com a faixade temperatura.Para cada microrganismo, existe um temperaturaótima de crescimento e de formação deproduto, em um substrato adequado; para umaotimização eficiente é necessário um controlede temperatura de 0,5º C.Os sensores de temperatura mais utilizadossão:- Termômetro: Utilizado somente em pequenosfermentadores devido a sua fragilidade.Em fermentadores maiores há a necessidadede inserir o termômetro dentro de um localpróprio dentro de fermentador; é apenas indicativoe não automatizado.- Termístor: São semicondutores feitos demisturas de óxidos de ferro, níquel e outrosmetais; a principal característica é a grandevariação da resistência em função de umapequena variação de temperatura.- Termômetro bimetálico: Consiste de umabobina bimetálica helicoidal protegida por umtubo, pode ser colocado na extremidade umacaneta para o registro de variações de temperatura.São menos suscetíveis a quebras porémcustam mais caro.- Termômetro de bulbo de pressão: É ummedidor de pressão conectado a um pequenotubo, preenchido com gás ou líquido apropriadosob pressão. Uma caneta é conectada naextremidade livre para o registro de sinaiselétricos ou pneumáticos.- Termopares: São dois filamentos de doismetais diferentes que são mantidos em diferentestemperaturas, ligados em um circuitoelétrico. A corrente produzida pode ser medidano ponto comum da temperatura dos doismetais.- Termômetros de resistência elétrica: Baseia-senas diferenças de resistência elétricados metais com a variação de temperatura.B – PressãoO monitoramento da pressão é importantedurante a esterilização e a manutenção de umapressão positiva no reator (aproximadamente1,2 absoluto) pode auxiliar a manutenção daassepsia; mas a razão mais importante é a segurança.Equipamentos industriais e de laboratóriosão projetados para suportar uma pressãoespecífica para a fermentação e mais umfator de segurança.Em fermentadores, medidores de diafragmasão utilizados para o monitoramento dapressão. Esses medidores produzem um sinalpneumático que pode ser transformado,se necessário, em um sinal elétrico. Éimportante que o sensor indique, registree controle a pressão.Para minimizar o risco de contaminaçãoutiliza-se uma sobre pressão de 0,2-0,5 bar.A pressão hidrostática também deve serconsiderada nos grandes fermentadores umavez que influencia na solubilidade do oxigênioe gás carbônico no meio de cultura.C – PotênciaDiferentes tipos de medições podem serfeitas para monitorar a potência necessáriapara fermentadores com agitação mecânica,normalmente mede-se a energia totalconsumida pelo agitador. A desvantagemdeste método porém, é que ele consideratambém as perdas observadas quando seaumenta a velocidade de agitação (ocorreaproximadamente 30% de perda de energia,utilizada pelo motor).Medidas diretas da energia dentro do meiode cultivo podem ser conseguidas utilizandomedidores dentro do reator.D – ViscosidadeA viscosidade e outras propriedades reológicasdo meio de cultivo podem ser medidas,através da energia consumida em diferentesvelocidades de agitação. Outro métodoutilizado, é o monitoramento da potênciadurante e após um rápido desligamentoda agitação (menos de 30 segundos).Fluídos Newtonianos e não Newtonianostambém respondem diferentemente aagitação.E – Velocidade de fluxo (Ar/Líquido)A aeração também pode ser controlada dediferentes maneiras, tanto o ar de entradacomo o ar de saída. O aparelho mais simples,rotâmetro, fornece leitura visual oupulsos elétricos. O monitoramento da taxade aeração é muito importante para os cálculosde balanço de material nos processosfermentativos.Para o controle da velocidade de fluxo delíquido, em escala laboratorial, são utilizadasbombas de fluxo bem calibradas, queabastecem o fermentador com quantidadesconhecidas do líquido. Controles de processosmais longos, podem ser feitos porpesagens contínuas. Um sensor de nível demeio pode ser utilizado já que detecta tambémo nível de espuma.2) Parâmetros Químicos:A – Sondas de pHO pH externo apresenta pouca influênciasobre o pH interno das células microbianas,mas o rompimento dos substratos , seutransporte pela parede celular e a secreçãodos produtos celulares, são todos afetadospelo valor do pH do ambiente. O pH domeio tem um efeito sobre a estrutura epermeabilidade da membrana externa.O pH é uma medida da atividade dos íons hidrogênioe sua determinação se da dependendoda temperatura. Porém, o sinal da sonda mudarácom a temperatura; é importante compensar oefeito da temperatura no circuito . Com a exigênciade esterilidade , as sondas esterilizáveisestão ganhando aceitação.B – O 2e CO 2:Um procedimento normal é determinar no arque entra e sai o O 2e o CO 2separadamentepelas propriedades paramagnéticas do O 2e oespectro de absorção de infravermelho do CO 2.Os sensores para medir esses gases estão bemdesenvolvidos e funcionam com poucas interrupções.O N 2, NH 3, metanol e etanol, podem ser medidospelo espectrômetro de massas e também podemedir informação qualitativa e quantitativa sobreo intercâmbio de O 2e CO 2. Mediante o usode membranas permeáveis aos gases, é possívelmedir os gases dissolvidos no meio nutritivo.Existem instrumentos que podem analisar até 8gases simultaneamente na fermentação.C – Oxigênio dissolvido (OD):O papel crítico que joga o oxigênio dissolvido(OD) num processo de fermentação é muitoimportante; as sondas de OD consistem em umacamisa de aço inox ou cristal que contém eletrodose um eletrólito adequado.Existem interessantes novidades no campo deeletrodos enzimáticos, denominados biosensores.4. Recuperação do Produto FinalÉ a etapa mais difícil, e um processo difícil ecaro, chegando a representar de 80% - 90% docusto total do processo.Os procedimentos utilizados podem ser : físicos/químicos e biológicos (graus de variação).. Filtração , centrifugação e flotação ( separaçãode células do líquido). Rompimento de células (caso produto seja intracelular).. Extração com solvente específico. Cromatografia. Filtração por membranas. Adsorção.Cristalização.SecagemOs autores dedicam este artigo à memória do ProfessorWalter BorzaniREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASBORZANI,et al,2001.Biotecnologia Industrial-fundamentosv.1, 1º Ed. Edgard Blucher ltda-SP.SCHMIDELL,et al.2001. Biotecnologia Industrial-EngenhariaBioquímica v.2, 1º Ed. Edgard Blucherltda-SPREHM,et al,.Biotechnology – Biological Fundamentals,v.1, 2º Ed. VCH – WeinheimMOO-YOUNG,M.Comprehensive Biotechnology.The Principles of Biotechnology: ScientificFundamentals.V.1, Ed. Pergamon Press-Oxford.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 37 39