Curso Online de Microbiologia Industrial Parte II

MODOS DE OPERAÇÃO DE BIOPROCESSOS

Quanto à condução

A forma mais utilizada de condução de Bioprocessos é a batelada simples, na qual ao meio de cultivo é adicionada uma suspensão celular e o processo é transcorrido, sem adições de meio novo, nem retiradas de meio
reacional durante o seu curso.

A batelada simples é caracterizada pela alteração nas condições ambientais a todo instante do Bioprocesso (as concentrações de nutrientes são reduzidas e de células, produtos e sub-produtos aumentadas). O principal problema desta forma de operar Bioprocessos é decorrente de fenômenos de inibição pelo substrato, produto e outros metabólitos. Por exemplo, elevadas concentrações de substrato são inibitórias ao agente biológico.

Este efeito está relacionado, em células vivas, a fenômenos osmóticos que resultam em plasmólise celular. As possíveis razões para o fenômeno são: repressão na síntese de enzimas, desidratação dos sistemas enzimáticos, devido à perda de água da célula e/ou inibição do transporte de nutrientes para o seu interior.

É, também, fato bem conhecido que a célula viva polui seu ambiente com produtos do seu metabolismo até cessar o crescimento e, eventualmente, perder sua viabilidade, fenômeno este conhecido como inibição pelo produto. Ressalta-se que esses fenômenos são dependentes da linhagem e das condições de cultivo.

Para se contornar esses problemas de inibição/repressão, outras formas de condução podem ser utilizadas, como a batelada alimentada e suas variantes, que possibilitam a manutenção da concentração desses inibidores/repressores em níveis sub-inibitórios/sub-repressores, com implicações diretas no desempenho da célula.

A técnica de batelada alimentada é definida como um modo de operação na qual um ou mais nutrientes necessários ao crescimento celular são adicionados ao biorreator, intermitentemente ou continuamente, sem que ocorra retirada de material durante a operação.

A flexibilidade de operação oferecida por esta forma de condução é adequada a Bioprocessos em que o crescimento celular e/ou formação de produtos são significativamente sensíveis à concentração do substrato limitante.

Técnicas de fermentação em batelada alimentada são adotadas à produção de várias enzimas e antibióticos, uma vez que a formação destas biomoléculas é muitas vezes sujeita à repressão pelo substrato.

A condução contínua é outra modalidade de se operar biorreatores. Como o próprio nome sugere tanto a alimentação de meio nutriente, quanto a retirada de produto (meio fermentado) são realizadas de forma contínua.

Sua principal vantagem, quando comparada com outras formas de condução, está ligada à possibilidade de se operar o sistema por extensos períodos de tempo, resultando em aumento de produtividade.