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A fermentação é o processo de decomposição de uma substância nos seus componentes mais simples, a fim de produzir alterações químicas e/ou físicas específicas no meio. A fermentação ocorre em recipientes chamados bioreactores (ou fermentadores) que são concebidos para manter um ambiente ótimo para a matéria orgânica a ser cultivada.
Requisitos para um ambiente de fermentação ótimo
Como mencionado anteriormente, um biorreactor é o núcleo dos processos biológicos, uma vez que é o local onde ocorrem todas as reacções microbiológicas e bioquímicas. Mais especificamente, trata-se de um recipiente concebido para proporcionar um ambiente eficaz para as enzimas ou células inteiras transformarem a matéria bioquímica em produtos.
O que significa exatamente um ambiente eficaz?
Em termos de bioreactores, isto significa garantir um fornecimento suficiente de gás, manter os níveis de pH e a temperatura correctos e fornecer nutrientes, ácidos, bases, anti-espuma ou oxigénio para manter o crescimento com sucesso. Para realizar todas estas funções, deve ser implementada uma tecnologia de bombagem adequada.
Os engenheiros de bioprocessos têm de considerar os seguintes factores ao escolherem a bomba certa:
Fluid viscosity
Como as viscosidades mais elevadas dos fluidos criam forças mais elevadas numa bomba, esta tem de ser suficientemente robusta e, além disso, equipada com um motor que forneça o nível correto de binário de arrastamento.
Sensibilidade do fluido às forças de cisalhamento
Alguns fluidos são muito sensíveis às forças de cisalhamento que lhes são aplicadas, pelo que a bomba correcta deve assegurar um movimento de bombagem suave que não leve à alteração dos componentes do fluido (ou seja, destruir células no fluido devido a forças de cisalhamento elevadas).
Necessidade de esterilidade do trajeto do fluido
Uma vez que um ambiente estéril é um fator crucial para determinar se a fermentação asséptica é bem sucedida, o contacto da matéria orgânica com os componentes do hardware deve ser limitado apenas às partes que seguem os mais elevados padrões sanitários.
Exatidão e precisão
O fornecimento exato e preciso do fluido orgânico ao bioreactor é um aspeto importante do processo de fermentação. A exatidão e a precisão alcançáveis dependem em grande medida da tecnologia da bomba. Para obter a maior exatidão e precisão possíveis, a calibração e a utilização de sensores podem ajudar a ultrapassar as limitações inerentes a determinadas tecnologias de bombas.
O papel mais importante que as bombas desempenham na fermentação é o de regular os muitos ingredientes críticos que entram num bioreactor. Isto inclui a medição e o controlo dos níveis de pH, a alimentação de nutrientes, a medição da pressão e a prevenção da formação de espuma.
Bomba de alimentação de nutrientes (1)
Durante um bioprocesso, os microrganismos consomem normalmente uma vasta gama de nutrientes, incluindo água ou soluções de glucose altamente viscosas, que são fornecidas através da bomba. Além disso, é necessário fornecer vários perfis de alimentação para que as bombas sejam capazes de aumentar exponencialmente o fornecimento de fluido, o que pode ser desejado num bioreactor.
Bombas de ácido e de base (2,3)
A adição de ácido ou base é por vezes necessária para manter o ambiente desejado dentro do bioreactor. Isto é normalmente indicado pela deteção do nível de pH no interior do dispositivo. As substâncias são adicionadas ao recipiente de cultura através de tubos e bombas, mas a sua concentração tem de ser habilmente conseguida.
Bomba anti-espuma (4)
A espuma é normalmente um efeito secundário indesejável do processo de fermentação em bioreactores, uma vez que pode bloquear o fluxo de gás. Neste caso, são utilizadas bombas para controlar a formação de espuma e, se necessário, bombear o fluido anti-espuma para controlar a espuma.
Tendo em conta os requisitos dos bioreactores, a tecnologia de bombagem ideal são as bombas peristálticas. Destacam-se pela sua capacidade de alimentar líquidos com precisão e suavidade, mesmo com viscosidades elevadas, e de manter a integridade de cada fluido. Além disso, o facto de os tubos das bombas peristálticas serem os únicos componentes que entram em contacto com o meio facilita o cumprimento de um elevado padrão sanitário através da utilização de tubos de alta qualidade.
Para saber mais sobre a tecnologia de bombas peristálticas, visite o nosso sítio Web dedicado e não se esqueça de consultar a nossa nova bomba peristáltica de última geração ETL500 que foi desenvolvida especialmente para a transferência de meios no bioprocessamento.
