De um modo geral, biorreatores podem ser definidos como um ambiente confinado, no qual os substratos são transformados em produtos de interesse através da ação de células viáveis ou de enzimas.
Dependendo da sua dimensão e do objetivo da sua utilização, os biorreatores podem ser à escala laboratorial, escala piloto ou escala industrial.
De acordo com a presença de oxigénio os biorreatores podem ser classificado em:
- Aeróbio – as reações biológicas ocorrem na presença de oxigénio livre (O2);
- Anóxico – as reações biológicas ocorrem apenas na presença de oxigénio combinado (ex.: NO3);
- Anaeróbio – as reações biológicas ocorrem na ausência total de oxigénio (reacções biológicas são promovias por bactérias anaeróbias estritas ou bactérias anaeróbias facultativas).
De acordo com a forma como são operados, os biorreatores podem classificados da seguinte forma:
- Contínuos;
- Semi-contínuos;
- Descontínuos;
Principais parâmetros controláveis no decorrer de um processo de fermentação em biorreatores:
- TemperaturaCamisa externa
Serpentinas internas
Sondas de temperatura - pHSondas de pH
Programação do valor de pH desejado e correção automática do pH por adição de ácido e/ou adição de base - AgitaçãoMecânica – STR, Stired Tank Reactor
Caraterísticas do veio de agitação: turbina de disco de lâminas curvas ou planas, turbina em espiral, hélices)
Presença ou ausência de chicanas (anteparas ou baffles) – a presença de chicanas possibilita a transferência de turbulência até á parede do fermentador (sem chicanas o líquido move-se em vórtice não permitindo uma boa mistura)Por ar – ALF, Air Lift Fermenter, Coluna de Bolhas (Bubble Column)
Utilizados especialmente em processos cujas células são muito sensíveis à agitação mecânica e à tensão de corte (especialmente células animais)A escolha do método de agitação depende essencialmente do volume de fermentação, reologia do meio fermentativo, microrganismo/tipo de células, temperatura do processo, etc.
- EspumaA formação de espuma é um problema comum em processos fermentativos e muito problemático nas produções em larga escala (problemas tecnológicos, aumento do risco de contaminação e pode ser combatida por métodos físicos e/ou químicos.
– Por agentes anti-espuma (óleos naturais: soja, milho, peixe, girassol, algodão, amendoim, …; polímeros sintéticos: silicone, …);
– Por separadores mecânicos de espuma - Arejamento
- [Substrato] limitante
A instrumentação e controlo na industria da fermentação tem vindo a desempenhar um papel cada vez mais relevante:
- quer na criação de relações matemáticas dinâmicas,
- quer no desenvolvimento de modelos de previsão,
- quer na monitorização e controlo dos bioprocessos.
Vantagens da utilização de Biorreatores:
- Alta produtividade e eficiência do processo;
- Melhor controlo das condições de cultura;
- Suprimento ótimo de nutriente/biorregulador;
- Automação do processo;
- Mudança e adequação do meio.
Desvantagens da utilização de Biorreatores:
- Risco de contaminação microbiana;
- Recalcitância de algumas espécies.
