Processos fermentativos - Aulas em power point


A primeira mostra como ocorre os diversos processos fermentativos a partir de imagens e animações.


A segunda aula mostra o processo fermentativo de produção da cachaça, seus alunos vão adorar essa aula!


Os processos fermentativos

Os processos fermentativos ocorrem desde a antiguidade, porém naquela época não se tinha o conhecimento de como a uva se transformava em vinho, a cevada em cerveja e a farinha em pão. Bem mais tarde, estudiosos começaram a esclarecer o fenômeno que estava envolvido nestas transformações, a então denominada fermentação. Uma definição mais restrita, mas ainda muito utilizada é a de que a fermentação é o mecanismo anaeróbico (sem oxigênio) de produção de energia que não envolve a cadeia respiratória. Nos dias de hoje, esta definição tem sido mais ampliada pelo fato de alguns processos que são conduzidos utilizando-se o oxigênio e a cadeia respiratória, também serem classificados como processos fermentativos, citando como exemplo a produção de enzimas microbianas. Portanto, um novo conceito mais abrangente para fermentação consiste no processo que ocorre quando o microrganismo se reproduz, a partir de uma fonte apropriada de nutrientes, visando a obtenção de um bioproduto.
Os processos fermentativos têm uma grande importância em vários setores de interesse para a sociedade, seja na indústria química, farmacêutica e na agricultura, bem como na indústria de alimentos. Neste último setor, exemplos muito importantes são a produção de queijo, iogurte, manteiga, produtos de panificação, picles, carnes fermentadas, vinagres, enzimas, dentre outros. Um processo fermentativo geral pode ser resumido em quatro etapas cruciais, a saber:
1) o preparo do meio de fermentação cuja composição depende do produto que se deseja obter;
2) a fermentação que é a etapa na qual microrganismos como bactérias, leveduras e fungos filamentosos transformam a matéria-prima em produto;
3) tratamentos finais, que são os processos necessários para se obter o produto com a qualidade e a pureza necessárias para sua aplicação, e
4) tratamento dos resíduos gerados. O meio de fermentação precisa conter uma fonte de carbono, que pode ser um carboidrato, como cana-de-açúcar, frutas, leite, malte, melaço e lignocelulósicos, bem como óleos vegetais e álcoois. Dependendo do processo, o meio pode corresponder a até 70% do custo do produto final, portanto, quanto mais barato o meio, menor o custo do produto.
O processo de fermentação pode ser de dois tipos: a fermentação submersa (FS) e a fermentação em meio semissólido ou estado sólido (FMSS ou FES). A fermentação submersa ocorre em meio com presença de água livre e normalmente com substratos solúveis. Um exemplo clássico de meio para fermentação submersa é o caldo de cana-de-açúcar usado para produção de etanol.
A FMSS é definida como um processo fermentativo que ocorre na ausência ou quase ausência de água livre, onde o crescimento microbiano e a formação de produtos ocorrem na superfície de substratos sólidos. Nestes casos, a matéria-prima funciona como um suporte do microrganismo, dos substratos, do produto e da água adicionada para umedecer o suporte.
O uso da técnica de FMSS oferece distintas vantagens sobre a FS, dentre as quais: a simplicidade do meio, principalmente para países com abundância de biomassa e de resíduos agroindustriais, e o uso de reatores menores, proporcionando economia de espaço. Destaca-se, ainda, a possibilidade dos rendimentos serem maiores que os obtidos em FS, além da ausência de formação de espuma, menor demanda de energia e, especialmente, a facilidade de controle de contaminação proporcionada pela pouca quantidade de água no sistema.
A utilização da fermentação em meio semi-sólido privilegia a sustentabilidade ambiental que vem sendo prioridade das políticas de pesquisa agropecuária em quase todo o mundo e se baseia na utilização racional dos recursos naturais e de resíduos agrícolas e industriais, viabilizando a obtenção de produtos com custo mais reduzido.
Uma outra classificação para os processos fermentativos se refere ao modo de operação. Neste quesito, os processos podem ser: 1) batelada, no qual em um determinado momento o processo é interrompido para retirada de todo o produto e seu término; 2) batelada alimentada, no qual uma corrente de alimentação é adicionada ao biorreator, sem que efluente e células sejam removidos do sistema. Em um determinado momento o processo é interrompido e todo produto recuperado. Esta operação é recomendada para contornar/minimizar/evitar os clássicos fenômenos de inibição por substrato ou produto; 3) contínuo, durante todo o tempo deste modo de operação ocorre entrada de uma corrente de alimentação e saída de produto. A inexistência de tempos improdutivos leva o processo a permanecer muito mais tempo em atividade e, sendo maior também o volume total processado em um longo período de tempo, aumentando-se a produtividade do processo. O processo fermentativo pode ser realizado em diferentes escalas de produção, desde a bancada, passando por piloto até chegar na escala industrial, com volumes de trabalho que variam muito entre uma e outra escala. Os equipamentos utilizados para o processo, podem ser desde pequenos frascos cônicos com poucos mililitros de capacidade até biorreatores de hectolitros. Os biorreatores são equipamentos nos quais os processos ocorrem e que podem ser construídos com diferentes materiais dependendo do processo no qual ele será utilizado. Durante o processo fermentativo, vários fatores precisam ser monitorados e/ou controlados, a saber: físico (tempo, temperatura, atividade de água, pressão, velocidade de agitação e vazão de gases e líquidos), químicos (pH, acidez, sólidos solúveis e oxigênio dissolvido) e biológicos (medida de crescimento microbiano e medida de contaminação). Dependendo do processo, o produto pode ser encontrado dentro da célula (intracelular) ou fora dela (extracelular). Esta diferença modifica totalmente os tratamentos finais do produto, que visam sua recuperação. Para os intracelulares, há necessidade de rompimento da célula o que dificulta e onera o processo de recuperação/separação do produto.
 As operações envolvidas nos processos de recuperação do produto são: diferentes tipos de filtração, centrifugação, extração, destilação, cristalização, desidratação e até purificação por técnicas cromatográficas, dependendo da pureza requerida.
Apesar de se ter uma variedade enorme de produtos obtidos via processos fermentativos, os principais processos são: a obtenção de bebidas alcoólicas e etanol carburante obtidos via fermentação alcoólica, a obtenção de leites fermentados, queijos, picles, chucrute via fermentação láctica e vinagre e ácido acético via fermentação acética.

http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/tecnologia_de_alimentos/arvore/CONT000fid5sgif02wyiv80z4s4737dnfr3b.html Acessado em 19 abril de 2014.

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Fazer este espaço de educação e ciências se tornou um hobby e uma contínua fonte de capacitação profissional.

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Fernanda Aires Guedes Ferreira

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