,
INDICE
Lista de Autores
.
V
Nota Introdutória
.
XXI
Agradecimentos
.
XXII
Prefácio
. XXIII
Nomenclatura
.
Parte I - FUNDAMENTOS
.
1
.
3
I. Estequiometria
e Cinética
dos Processos
Microbianos
XXV
M Manuela da Fonseca
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Introdução....
Estequiometria
3
3
das reacções.
1.2.1 Composição das células microbianas.............................................................................
1.2.2 Equação macroquímica do crescimento microbiano
1.2.3 Grau de redução
Cinética de crescimento, consumo e produção
l.3.1
Modelos não estruturados de crescimento e morte
l.3.1.1 Na ausência de inibição
3
4
6
7
8
8
1.3.1.2 Com inibição..................................................................................................................
1.3.l.2.1 Inibição pelo substrato
l.3.l.2.2 Inibição pelo produto ou por compostos tóxicos
1.3.1.3 Morte celular..................................................................................................................
l.3 .l.4 O crescimento de microrganismos fi1amentosos
li
li
12
12
12
1.3.2 Consumo de substratos
1.3.2.1 Manutenção....................................................................................................................
1.3.2.2 Factores de rendimento..................................................................................................
13
14
15
1.3.2.2.1 Biomassa/substrato.....................................................................................................
1.3.2.2.2 Outros.........................................................................................................................
l.3.2.3 Consumo de substratos fornecidos através de uma fase gasosa
1.3.3 Formação de produtos....................................................................................................
l.3.3.1 Produtos associados e produtos não associados ao crescimento
1.3.3.2 Formação de CO2..................•.............•.......••.......................................•.•.•.••.•.•.•.•.•........
15
16
16
19
19
20
l.3.3.3 Efeito das condições ambientais
Equações gerais de balanço à biomassa, substratos e produtos
Exercícios
21
24
25
2. Geometrias
e Modos
de Operação
27
José A. Teixeira, M Manuela da Fonseca, António A. Vicente
2.1
2.2
Introdução
Geometrias-tipo:
2.2.1
2.2.2
reactores com e sem agitação mecânica.........................................................
Tanque agitado...............................................................................................................
Leito fixo........................................................................................................................
© LIDEL
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27
27
27
28
IX
Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.3 Modos
2.3.1
~2.3.2
C5'i/ ---O
2.3.3
2.4
2.5
2.6
Leito fluidizado..............................................................................................................
Coluna de bolhas............................................................................................................
Reactor de circulação por arejamento (air-lift)..............................................................
de operação
Reactor descontínuo
:.
~..~
Reactor contínuo com fluxo pistão
Reactor continuo com mistura perfeita
29
30
30
32
-:)4
36
37
2.3.3.1 CSTR limitado por um substrato fornecido pela corrente líquida
2.3.3.2 CSTR limitado por um substrato fornecido pela corrente gasosa..................................
39
42
2.3.3.3
2.3.3.4
2.3.4
2.3.4.1
2.3.4.2
2.3.5
44
45
48
48
5J
51
CSTR limitado por dois substratos
CSTR com recirculação
Associação de biorreactores...........................................................................................
CSTRs associados em série
Associação CSTR-CPFR
Reactor com a imentação escalonada
2.3.5.1 Caudal de alimentação constante
2.3.5.2 Caudal de alimentação exponencial...............................................................................
54
54
2.3.5.3 Outros modos de alimentação escalonada
Outras configurações/modos de operação..................................................................................
2.4. I Reactores de alta densidade celular
56
56
56
2.4.2 Reactores para fermentação em fase sólida
Selecção de um reactor biológico
Exercícios...................................................................................................................................
59
61
63
3. Mistura...............................................................................................................................................
69
Sebastião S. Alves, José A. Teixeira, Jorge M. T Vasconcelos, Nuno Reis
3.1
3.2
Introdução: a importância da mistura.........................................................................................
Fundamentos
69
69
3.3
Biorreactores descontínuos: o tempo de mistura
3.3.1 Reactores com agitação mecânica
3.3.1.1 Tempo de mistura, sistemas sem arejamento.................................................................
3.3.1.2 O efeito do arejamento...................................................................................................
3.3.1.3 Suspensão de sólidos......................................................................................................
3.3.2 Coluna de bolhas............................................................................................................
71
72
75
76
77
78
3.3.3 Reactores com circulação induzida pela diferença de densidade de fases...........................
3.3.3.1 A circulação da fase líquida...........................................................................................
3.3.3.2 A mistura em reactores air-lift
3.3.3.3 Suspensão de sólidos......................................................................................................
3.3.3.4 Um estudo de caso - mistura em reactores air-lift trifásicos.........................................
Biorreactores em contínuo: desvios à idealidade
79
80
82
83
84
90
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.3.1
3.4.3.2
90
92
93
94
95
3.4
X
D~tribuição de tempos de residênci~ ..:...........................................................................
Determinação da DTR
Modelos de fluxo não-ideal
Modelo de reactor pistão com dispersão axial...............................................................
Modelo de reactores agitados em série
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Índice
3.4.3.3 Outros modelos hidrodinâmicos
98
4. Transferência de Massa
rT03-
José A. Teixeira, António A. Vicente, Isabel Belo
4.1
4.2
Introdução.
4.1.1
Transferência
4.1.2 Transferência
4.1.3
Transferência
de massa por difusão molecular
de massa por convecção..........................................................................
de massa através de uma película
103
105
105
106
Transferência de massa gás-líquido
4.2.1 Correlações empírica para o KLa...................................................................................
107
4.2.2 Transferência de massa de oxigénio
4.2.2.1 Balanço ao oxigénio num biorreactor
4.2.2.2 Determinação da capacidade de transferência de oxigénio
4.2.2.2.1 Métodos em estado transiente
4.2.2.2.2 Métodos em estado estacionário
Estratégias alternativas de fornecimento de oxigénio................................................................
111
111
112
112
114
115
Transferência de massa na fase líquida......................................................................................
Transferência de massa líquido-sólido.......................................................................................
4.5.1
Correlações empíricas para o K
4.5.2 Balanço de massa...........................................................................................................
Transferência de massa na fase sólida
116
117
118
118
119
4.6.1
Determinação de Dz na ausência de limitações externas à transferência de massa..........
120
4.6.2
Determinação de Dz na presença de limitações externas à transferência de massa..........
121
5. Transferência de Calor e Esterilização.........................................................................................
125
4.3
4.4
4.5
4.6
109
Dina Mateus, M Manuela da Fonseca
5.1
Introdução
125
5.2
Transferência de calor
5.2.1 Balanço de energia.........................................................................................................
5.2.1.1 Calor de reacção biológica.............................................................................................
5.2.1.2 Variação de entalpia entre as correntes de entrada e saída....
5.2.1.3 Trabalho realizado pela agitação mecânica e arejamento..............................................
5.2.1.4 Calor trocado com o exterior
125
125
126
128
129
129
5.2.1.4.1 Diferença média de temperaturas...............................................................................
5.2.1.4.2 Coeficiente global de transferência de calor
Esterilização de meios de cultura pelo calor
13 I
132
136
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
137
140
142
144
5.3
5.4
Cinética da sobrevivência dos microrganismos ao calor
Critérios de esterilização................................................................................................
Esterilização em descontínuo.........................................................................................
Esterilização em contínuo
,........................................................................
Exercícios...................................................................................................................................
147
6. Medição das Variáveis Principais.................................................................................................
153
Maria Henriques L. Ribeiro, Bruno Sommer Ferreira
6.1
Introdução
153
© LIDEL- Edições Técnicas Lda.
XI
Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações
6.2
Medição da biomassa.................................................................................................................
6.2.1 Métodos de determinação do número de células
153
154
6.2.2 Métodos de determinação da massa de células..............................................................
6.2.3 Medições in situ e em linha
6.2.3.1 Sensores ópticos.............................................................................................................
6.2.3.1.1 Sensores de fluorescência
6.2.3.2 Métodos calorimétricos..................................................................................................
6.2.3.3 Medição da capacitância................................................................................................
155
156
157
158
159
160
6.2.304 Outras técnicas de análise da biomassa
Medição da temperatura
604 Medição de pH
6.5 Medição do oxigénio dissolvido
6.6 Medições na fase gasosa
6.6.1 Análise quantitativa de correntes gasosas
6.3
6.7
160
161
163
164
166
167
6.6.1.1 Analisador paramagnético e fotómetro de absorção no infravermelho..............................
6.6.1.2 Espectrometria de massa................................................................................................
168
169
6.6.1.3 Medidores foto e magneto-acústicos
6.6.104 Analisadores electroquímicos
Considerações finais...................................................................................................................
170
170
171
7. Escala Laboratorial
e Escala Industrial........................................................................................
173
Carla C. C. R. de Carvalho, Bruno Sommer Ferreira, M Manuela da Fonseca
7.1
7.2
Introdução
Critérios para aumento de escala................................................................................................
7.2.1 Agitação
7.2.1.1 PotIVouPotdVconstante.............................................................................................
173
175
176
176
7.2.1.2 Velocidade da extremidade das pás constante
7.2.1.3 Tempo de mistura, 'm: constante
177
177
7.2.2
178
178
Arejamento.....................................................................................................................
7.2.2.1 KLQ constante
7.2.2.2 Qvvm constante
7.3
7A
7.5
179
7.2.3 Transferência de calor
Considerações e exemplos de aumento de escala
Redução de escala......................................................................................................................
704.1 Transposição do desempenho de reactores de produção para pequena escala
180
181
183
183
704.2
188
189
Desenvolvimento
Exercícios
8. Modelação,
Monitorização
ou optimização intensiva de processos
e Controlo de Reactores Biológicos.......................................................
193
Eugénio C. Ferreira, Sebastião Feyo de Azevedo
8.1
XII
Introdução........
8.1.1 Evolução científica e tecnológica, social e industrial....................................................
193
193
8.1.2
8.1.3
194
194
Abordagens de análise de processos biotecnológicos....................................................
Automação industrial.....................................................................................................
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Índice
8.2
8.3
8.4
Modelo da dinâmica de reactores biológicos
8.2.1 Classes de modelos matemáticos
196
196
8.2.2 Equações de balanço em reactores biológicos
8.2.3 Modelação das taxas de crescimento
8.2.4 Modelação da formação de um produto de síntese........................................................
8.2.5 Dinâmica do oxigénio dissolvido...................................................................................
8.2.6 Dinâmica do dióxido de carbono dissolvido..................................................................
Monitorização industrial
198
200
202
203
204
206
8.3.1 Características básicas de sensores e técnicas de medida directa..................................
8.3.1.1 Aspectos de automação industrial..................................................................................
207
207
8.3.1.2
8.3.1.3
8.3.1.4
8.3.1.5
Aspectos gerais sobre sensores
Principais tipos de medidas, sensores e técnicas de medida..........................................
Sensores inteligentes e outros equipamentos na rede de monitorização e controlo
Padrões de comunicação
208
209
210
210
8.3.1.6
8.3.1.7
8.3.1.8
8.3.1.9
8.3.2
8.3.2.1
Conceitos básicos sobre conversão analógico-digital (CAD) e digital-analógica
Aquisição de dados...........................................................................
Acção de controlo...........................................................
Medição de propriedades subjectivas
Monitorização inferencial- sensores por programação
Processo - caracterização na perspectiva da engenharia de sistemas....
211
211
213
214
214
214
(CDA)
8.3.2.2 Monitorização e controlo de processos biotecnológicos
8.3.2.3 Observadores de estados....
8.3.2.4 Observadores assimptóticos...........................................................................................
8.3.3 Técnicas alternativas de monitorização inferencial.......................................................
Controlo de reactores biológicos................................................................................................
8.4.1 Conceitos básicos...........................................................................................................
215
216
216
219
220
220
8.4.2
8.4.3
8.4.3.1
8.4.4
Metodologias de controlo para processos biotecnológicos............................................
Controlo em ciclo aberto................................................................................................
Controlo óptimo
Controlo por retroacção (realimentação negativa).........................................................
220
221
221
222
8.4.5
8.4.6
8.4.6.1
8.4.6.2
8.4.6.3
Controlo por antecipação
Apreciação de outros métodos de controlo
Controlo convencional em cascata.................................................................................
Controlo avançado com base em modelos.....................................................................
Novas tendências - controlo com base em métodos de engenharia do conhecimento.....
225
227
227
227
228
9. Projecto
e Construção
de Fermentadores Industriais
231
Manuel Eduardo Fernandes
9.1
9.2
Introdução
O projecto de um fermentador - alguns aspectos a considerar
9.2.1 Determinação do volume do fermentàdor......................................................................
231
232
232
9.2.2
9.2.3
9.2.4
Geometria.......................................................................................................................
Material de construção...................................................................................................
O fermentador como um reservatório pressurizado.......................................................
232
233
235
9.2.5
As cGMPs
235
© LlDEL
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XIII
Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações
9.3
9.2.6
Aspectos construtivos genéricos
9.2.7
Agitação, arejamento e transferência
mentadores
236
de calor - sistemas críticos no projecto de fer238
9.2.7.1 Agitação e arejamento....................................................................................................
9.2.7.1.1 Coeficiente de transferência de massa/concentração de O2 no meio..............................
9.2.7.1.2 Equipamento para agitação e arejamento...................................................................
238
238
239
9.2.7.1.2.1 Odifusor(sparger).................................................................................................
9.2.7.1.2.2 As turbinas
9.2.7.2 Transferência de calor....................................................................................................
239
240
241
9.2.7.2.1 Equipamento para transferência de calor
9.2.7.3 Aspectos a considerar no projecto mecânico dos sistema de agitação
9.2.7.3.1 Sistemas de agitação
9.2.7.3.2 Forças
9.2.7.3.3 Dimensionamento do veio do agitador
9.2.7.3.3.1 Forças que actuam no veio agitador........................................................................
242
243
243
243
245
245
9.2.7.3.3.2 O caso de um fermentador industrial......................................................................
9.2.7.3.3.3 Análise de frequência-vibração-velocidade
crítica de agitação
9.2.7.3.4 Dimensionamento da turbina de agitação
9.2.7.3.5 Selagem do veio.........................................................................................................
9.2.7.3.5.1 A caixa de empanque
248
250
253
254
255
9.2.7.3.5.2 Os selos mecânicos
9.2.7.3.6 Moto-redutor e orgãos de transmissão
9.2.7.3.6.1 Princípios a observar na fase de projecto................................................................
256
258
258
9.2.7.3.6.2 Forças que actuam no moto-redutof........................................................................
9.2.7.3.6.3 Factor de serviço
9.2.7.3.6.4 Motor eléctrico - características a observar............................................................
Operações a realizar para alcançar e manter o fermentador em condições de esterilidade
259
259
260
262
9.3.1
9.3.1.1
9.3.1.2
9.3.2
9.3.2.1
9.3.2.2
262
262
265
267
268
269
Esterilização do fermentador
Processo descontínuo
Processo contínuo
Esterilização do ar..........................................................................................................
Filtros de profundidade................
Filtros de membrana
9.3.2.3 O conjunto de cartuchos e campânula
9.3.2.4 Esquema de montagem no fermentador.........................................................................
9.3.2.5 Esterilização do filtro in situ - SIP
271
272
272
9.3.2.6 Selecção e dirnensionamento
274
Parte 11- APLiCAÇÕES...........................................................................................................................
275
10.
277
Produção
de Cerveja.....................................................................................................................
José M Machado Cruz
10.1
10.2
XIV
Introdução
O processo cervejeiro............................................................................................................
10.2.1
Fabricação do mosto...............................................................................................
© LIDE L
-
Edições Técnicas Lda.
277
278
279
Índice
10.2.1.1 Matérias-primas......................................................................................................
10.2.1.1.1 Cevada................................................................................................................
10.2.1.1.2 Cereais não maltados..........................................................................................
10.2.1.1.3 Lúpulo.................................................................................................................
10.2.1.1.4 Água....................................................................................................................
10.2.1.2 Brassagem..
279
279
282
282
284
284
10.2.1.2.1 Moagem
:.................................................................................
285
10.2.1.2.2 Brassagem (propriamente dita)...........................................................................
10.2.1.2.3 Filtração do mosto
10.2.1.2.4 Ebulição..............................................................................................................
285
286
287
10.2.1.2.5 Clarificação do mosto
10.2.1.3 Tratamento do mosto
10.2.1.3.1 Arrefecimento.....................................................................................................
10.2.1.3.2 Arejamento
10.2.1.3.3 Adição de levedura.............................................................................................
10.2.1.3.4 Levedura.............................................................................................................
10.2.2 Fermentação
10.2.2.1 Aspectos bioquímicos.............................................................................................
10.2.2.1.1 Metabolização dos açúcares
10.2.2.1.2 Ciclo glicolítico da fermentação alcoólica
10.2.2.1.3 Metabolização dos aminoácidos
10.2.2.1.4 Produção de metabolitos aromaticamente activos..............................................
10.2.2.2 Maturação...............................................................................................................
10.2.2.3 Estabilização coloidal...........
10.2.3 Fermentador............................................................................................................
10.2.4 Operações de acabamento
10.2.4.1 Filtração..................................................................................................................
10.2.4.2 Acondicionamento..................................................................................................
10.2.5 Uma fábrica de cerveja num relance
287
287
287
288
288
289
290
291
293
293
294
294
299
299
300
303
303
304
304
11. Produção
de Tetraciclinas............................................................................................................
307
Joaquim Pereira Cardoso
11.1
11.2
Introdução
Modos de acção das tetraciclinas
307
308
11.3
Produção de tetraciclinas .
11.3.1 Aspectos microbiológicos da produção de tetraciclinas....
11.3.2 Fermentação industrial das tetraciclinas.................................................................
11.3.2.1 Estádios do processo fermentativo
11.3.2.1.1 Balões vegetativos
11.3.2.1.2 Pré-fermentadorseed..........................................................................................
11.3.2.1.3 Fermentação........................................................................................................
310
310
311
312
312
313
313
11.3.2.1.4 Níveis de produção industrial.............................................................................
11.3.2.2 Susbtâncias relacionadas das tetraciclinas
11.3.2.2.1 Tetraciclina.........................................................................................................
11.3.2.2.2 Oxitetraciclina
316
316
316
317
© LlDEL
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XV
Reactores Biológicos - Fundamentos
11.4
12.
e Aplicações
11.3.2.2.3 Demec1ocic1ina........
Isolamento dos antibióticos dos caldos fermentados
317
318
11.4.1
11.4.2
11.4.3
11.4.3.1
11.4.4
319
319
321
323
326
Produção
Caracterização de um caldo fermentado
Rendimento de filtração
Isolamento da tetracic1ina e oxitetracic1ina
Exemplo de aplicação.............................................................................................
Isolamento da demeclociclina como c1oridrato......................................................
de Levedura
de Panificação..
327
1. Pinto da Cunha, João Bártolo
12.1
12.2
12.3
12.4
Introdução
Qualidade da levedura de panificação
Descrição do processo...........................................................................................................
12.3.1 Fundamentos biológicos.........................................................................................
12.3.2 Preparação das matérias-primas
327
328
330
330
333
12.3.3
12.3.4
Preparação de melaço.............................................................................................
Fermentação
333
335
12.3.5
12.3.6
Separação................................................................................................................
Filtração e embalagem............................................................................................
336
336
12.3.7
Controlo
12.4.1
12.4.2
Selecção da levedura e produção de starters..........................................................
de qualidade...........................................................................................................
Equipamento e instalações
Controlo do processo..............................................................................................
337
337
338
339
12.4.3
Controlo do produto final.......................................................................................
340
13. Reactores
de Tratamento
Aeróbio..............................................................................................
343
Helena M Pinheiro, Nídia Dana Lourenço
13.1
13.2
13.3
XVI
Introdução
Descrição do processo...........................................................................................................
13.2.1 Características distintivas
13.2.2 Microbiologia do processo
343
348
348
349
13.2.2.1 O consórcio microbiano
13.2.2.2 Conversão de carbono orgânico
13.2.2.3 Conversão de azoto
13.2.2.3.1 Nitrificação
13.2.2.3.2 Desnitrificação....................................................................................................
349
350
351
351
352
13.2.2.3.3 Processo SHARON (sing!e-reactor high-activify ammonia remova! over nitrite)
13.2.2.3.4 Processo ANAMMOX (anaerobic ammonium oxidation).................................
13.2.2.4 Conversão de fósforo..............................................................................................
13.2.2.4.1 Libertação de ortofosfato em condições anaeróbias...........................................
13.2.2.4.2 Remoção de ortofosfato em condições aeróbias.................................................
13.2.2.5 Agregação e separação da biomassa
354
354
355
355
356
357
Descrição de reactores e condições de operação...................................................................
13.3.1 Parâmetros de quantificação...................................................................................
13.3.1.1 Variáveis de estado.................................................................................................
359
359
359
© LIDEL - Edições Técnicas Lda.
Índice
13.3.1.2 Variáveis operatórias..............................................................................................
13.3.2
Configurações e modos operacionais
13.3.2.1 Configurações com biorreactor e decantador separados
13.3.2.1.1 Processo convencional em regime de fluxo tipo pistão (plug-flow)
361
363
363
363
13.3.2.1.2
13.3.2.1.3
13.3.2.1.4
13.3.2.1.5
13.3.2.1.6
13.3.2.1.7
363
364
364
365
365
365
Processo
Processos
Processo
Processo
Processo
Processo
em mistura completa
com arejamento ou alimentação escalonados
em alta carga........................................................................................
com arejamento prolongado
de estabilização por contacto..
com separação por membranas............................................................
13.3.2.2 Configurações em tanque único
13.3.2.2.1 Reactor descontínuo sequencial (sequencing batch reactor - SBR)..................
13.3.2.2.2 Vala de oxidação
13.3.2.3 Modos especiais
13.3.2.3.1 Arejamento com oxigénio puro..........................................................................
366
366
366
367
367
13.3.2.3.2 Aplicação de carvão activado em pó (powdered activated carbon - PAC).......
13.3.2.4 Exemplos.
13.3.3
Arejamento.............................................................................................................
367
368
368
14. Reactores
para Tratamento
Anaeróbio
373
Madalena Alves, Manuel Mota
14.1
Introdução
373
14.2
14.3
O processo de degradação anaeróbia
Factores que determinam a actividade biológica anaeróbia..................................................
14.3.1
pH e capacidade tampão.........................................................................................
14.3.2
Temperatura............................................................................................................
14.3.3
Presença de inibidores ou tóxicos
Processo anaeróbios versus processos aeróbios....................................................................
373
375
375
376
376
378
Reactores anaeróbios para tratamento de efluentes
14.5.1
Parâmetros operatórios...........................................................................................
14.5.2
Reactores com retenção de biomassa
14.5.2.1 Reactor anaeróbio de manto de lamas (UASB - upflow anaerobic sludge blanket)...
14.5.2.2 Digestor anaeróbio de leito expandido ou fluidizado.............................................
14.5.2.3 Processo de contacto
379
380
381
381
383
384
14.5.2.4 Processos de leito fixo............................................................................................
14.5.3
Reactores sem retenção de biomassa......................................................................
Aplicações
385
386
387
14.4
14.5
14.6
15. Reactores
de Biofilme
393
Maria João Vieira, Rosário Oliveira
15.1
15.2
Introdução
Vantagens e desvantagens de reactores de biofilme
393
394
15.3
Exemplos dos tipos mais comuns de reactores de biofilme (leitos fixos e móveis) e exemplos de aplicação
395
15.3.1
396
Reactores de leito fixo............................................................................................
© LIDEL
- Edições Técnicas Lda.
XVII
Reactores Biológicos - Fundamentos
e Aplicações
15.3.1.1 Filtro percolador
15.3.1.2 Reactor de discos rotativos
.
.
396
396
15.3.1.3 Reactores de membrana
.
398
15.3.2
Reactores de leito expandido
15.3.2.1 Reactores de leito circulante
.
.
15.3.2.2 Reactores air-lift
15.3.2.3 Reactores de leito fluidizado
.
.
398
398
399
15.4
Especificidades de operação de um reactor de biofilme
15.4.1
Efeito do suporte
.
.
401
15.5
15.6
Estrutura do biofilme
.
Limitações difusionais de transferência de massa
Caracterização hidrodinâmica
.
.
403
404
404
15.7
15.8
Arranque do reactor
15.9 Controlo do crescimento do biofilme
15.10 Influência do modo de formação do biofilme na sua morfologia
16.
Reactores
para a Produção
de Proteínas
400
401
.
.
405
.
407
Recombinantes
405
411
Lucí/ia Domingues, Nelson Lima
16.1
16.2
Introdução
A tecnologia do DNA recombinante.....................................................................................
411
412
16.3
16.4
A especificidade das culturas recombinantes........................................................................
A contenção biológica das culturas recombinantes
413
417
16.5
A produção de proteínas recombinantes
418
16.5.1
A produção de proteínas recombinantes em Escherichia coli
16.5.1.1 Reactor e condições de operação............................................................................
420
423
16.5.2
A produção de proteínas recombinantes em Saccharomyces cerevisiae
16.5.2.1 Marcas selectivas....................................................................................................
424
426
16.5.2.2 Vectores..................................................................................................................
428
16.5.2.3 Promotores e terminadores.....................................................................................
16.5.2.4 Excreção de proteínas heterólogas
429
430
16.5.2.4.1
16.5.2.4.2
430
431
16.5.3
Vectores e sequências sinal................................................................................
Excreção: potencialidades e limitações
Outros sistemas de expressão em levedura
432
16.5.3.1 Reactor e condições de operação............................................................................
16.5.4
Produção de proteínas recombinantes em linhas celulares de mamíferos..............
432
433
16.5.4.1 Produção de proteínas recombinantes em grande escala........................................
16.5.5
Outros sistemas de expressão.................................................................................
433
434
16.5.6
16.6
17.
A produção de ~-galactosidase em Saccharomyces cerevisiae floculante - estudo
de caso....................................................................................................................
Considerações finais
Reactores
para Cultura
de Células
Vegetais.............................................................................
436
439
441
M Emí/ia Lima-Costa, Sara Raposo
17.1
XVIII
Introdução.....
17.1.1
A célula vegetal: morfologia celular e agregados
© LIDEL - Edições Técnicas Lda.
441
443
Índice
17.1.2
17.2
17.3
Perfil de crescimento celular vegetaL...................................................................
Descrição de um processo utilizando cultura de células vegetais.........................................
17.2.1
Procedimento para obtenção do taxol
Descrição do reactor e condições de produção
18. Reactores
para Cultura
de Células
Animais..............................................................................
445
446
447
448
455
Cláudia Lobato da Silva, Bruno Sommer Ferreira, Joaquim M S. Cabral
18.1
Introdução
455
18.2
Cultura de células animais
18.2.1
Células animais versus células microbianas...........................................................
18.2.2
Metabolismo de células animais.............................................................................
18.2.3
Protocolo de cultura de células animais
18.2.3.1 Meio de cultura.......................................................................................................
18.2.3.2 Cinética de crescimento..........................................................................................
455
455
456
457
458
459
18.3
Sistemas
18.3.1
18.3.2
18.3.3
18.3.3.1
18.3.3.2
461
461
462
465
466
469
18.4
18.5
de biorreactores para cultura de células animais....................................................
Considerações iniciais
Sistemas de cultura à escala laboratorial.......
Cultura de células animais em larga escala............................................................
Microcarriers
Microencapsulação.................................................................................................
18.3.3.3 Imobilização em membranas..................................................................................
18.3.4
Tipos de reactor
18.3.4.1 Tanque agitado
18.3.4.1.1 Dispositivos de retenção celular
18.3.4.2 Reactor de leito fixo e leito fluidizado
18.3.4.3 Reactor tipo air-lift.................................................................................................
469
470
470
472
473
476
18.3.4.4 Reactor de membranas
18.3.4.4.1 Fibras ocas..........................................................................................................
18.3.4.4.2 Matriz cerâmica
477
477
477
18.3.4.5 Outros tipos de reactor
Exemplo - expansão de células hematopoiéticas
Considerações finais
478
479
481
estaminais humanas
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XIX