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Bioprocessamento - Fermentação

Saiba mais sobre os processos de fermentação no fluxo de bioprocessamento e como selecionar bombas peristálticas para bioreactores

O que é a fermentação?

A fermentação é o processo de decomposição de uma substância em componentes mais simples para produzir alterações químicas e/ou físicas específicas no meio. Ocorre em recipientes chamados biorreactores (ou fermentadores), que são concebidos para manter um ambiente ótimo para o cultivo de material orgânico.

Requisitos para um ambiente de fermentação ótimo

  • Fluxo muito preciso, suave e controlado para manter a integridade das células.
  • Manuseamento preciso dos fluidos de alimentação, ácido, base e anti-espuma.
  • Aplicabilidade de uso único com zero contaminação cruzada

O papel dos bioreactores

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 que as enzimas ou células inteiras transformem a matéria bioquímica em produtos.

O que significa exatamente um ambiente eficaz?

Em termos de bioreactores, isto significa assegurar um fornecimento suficiente de gás, manter os níveis de pH e a temperatura corretos 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.

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Escolher a bomba certa

Os engenheiros de bioprocessos têm de considerar os seguintes factores ao escolher a bomba certa:

• Viscosidade do fluido

Uma vez que as viscosidades mais elevadas dos fluidos criam forças mais elevadas numa bomba, esta tem de ser suficientemente robusta e, adicionalmente, 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 correta deve assegurar um movimento de bombagem suave que não provoque a alteração dos componentes do fluido (ou seja, a destruição de 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 precisão alcançáveis dependem em grande parte da tecnologia da bomba. Para obter a maior exatidão e precisão possível, a calibração e a utilização de sensores podem ajudar a ultrapassar as limitações inerentes a determinadas tecnologias de bombas.

Porque é que a bomba certa é crucial para os bioreactores?

O papel mais importante que as bombas desempenham na fermentação é regular os muitos ingredientes críticos que vão para um 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 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 atingida.

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.

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Bombas Peristálticas - Componentes Essenciais para Bioreactores

Considerando os requisitos dos bioreactores, a tecnologia de bomba ideal são as bombas peristálticas. Estas 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 nas bombas peristálticas os tubos 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.

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