Indústria de Alimentos e Fermentação

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Questions and Answers

Qual dos seguintes produtos NÃO é resultado de processos fermentativos?

Chucrute

Ácido ascórbico (correct)

Acetona

Queijo maturado

Qual é a função principal das amilases na indústria?

Degradar proteínas

Produzir antibióticos

Degradar lipídios

Hidrólise de carboidratos (correct)

Qual dos seguintes compostos é um ácido orgânico frequentemente utilizado na indústria?

Acetona

Etanol

Ácido lático (correct)

Amilase

Qual é uma característica dos alimentos fermentados?

Aroma e sabor característicos Signup and view all the answers

Quais dos seguintes micro-organismos são usados na fermentação de alimentos?

Bactérias lácticas Signup and view all the answers

Quais são os micro-organismos utilizados na produção de iogurtes e manteiga?

Bactérias láticas Signup and view all the answers

Qual micro-organismo é responsável pela transformação do álcool presente no vinho em ácido acético?

Acetobacter Signup and view all the answers

Quais produtos são fermentados utilizando bactérias láticas?

Picles e chucrute Signup and view all the answers

Qual dos seguintes produtos NÃO é fermentado por bactérias láticas?

Vinagre Signup and view all the answers

Qual é a função das bactérias do gênero Leuconostoc na indústria de alimentos?

Produção de sabor no chucrute Signup and view all the answers

Qual das opções representa um aspecto negativo das bactérias láticas na indústria?

Produção de diacetil em bebidas Signup and view all the answers

Qual micro-organismo é utilizado principalmente na fermentação de soja?

Fungos Signup and view all the answers

Qual dos seguintes produtos é fermentado principalmente por leveduras?

Cerveja Signup and view all the answers

Qual é o intermediário importante na formação do ácido lático?

Ácido pirúvico Signup and view all the answers

Qual dessas bactérias é classificada como homofermentadora?

Lactobacillus bulgaricus Signup and view all the answers

Qual é o rendimento líquido em ATP pela via heterofermentativa?

1 mol / mol de glicose Signup and view all the answers

Qual é a função do diacetil na produção de alimentos?

Proporcionar odor Signup and view all the answers

Qual dessas opções não é uma linhagem produtora de ácido láctico?

Bacillus subtilis Signup and view all the answers

Qual substrato é comumente utilizado na produção de ácido lático?

Lactose Signup and view all the answers

Quais bactérias são mais importantes na produção de aroma e sabor?

Bactérias heterofermentadoras Signup and view all the answers

Qual é o produto resultante da fermentação da glicose por bactérias heterofermentadoras?

Vários produtos, incluindo ácido pirúvico e aldeído acético Signup and view all the answers

Qual é o pH ideal para o controle do crescimento de contaminantes na fermentação?

5,0 - 5,8 Signup and view all the answers

Por quanto tempo a fermentação acetonobutanólica se completa?

42 horas a 5 dias Signup and view all the answers

Qual é o rendimento médio da fermentação em relação ao açúcar consumido?

85 a 90% Signup and view all the answers

Qual bactéria é mais indicada para produções industriais de butanol e acetona?

Clostridium acetobutylicum Signup and view all the answers

Qual dos seguintes compostos é produzido juntamente com butanol por C. aurantibutyricum?

Acetona Signup and view all the answers

Qual é uma aplicação da acetona na indústria?

Refino de cocaína Signup and view all the answers

Por que a produção de solventes por fermentação se tornou importante durante a Primeira Guerra Mundial?

Para atender à demanda militar de solventes Signup and view all the answers

Qual é a função do CaCO3 ou Ca(OH)2 na fermentação?

Tamponar o meio Signup and view all the answers

Qual é a temperatura ótima para o desenvolvimento do Chlostridium acetobutylicum?

35 a 37° C Signup and view all the answers

Qual dessas fontes de carboidratos não é fermentada pelo Chlostridium acetobutylicum?

Ribose Signup and view all the answers

Qual é o pH ótimo para a atividade do Chlostridium acetobutylicum?

5,5 a 7 Signup and view all the answers

Quantas horas pode durar o processo de fermentação acetonobutílica?

72 a 150 horas Signup and view all the answers

Qual é a principal característica dos esporos bacterianos usados no preparo do inóculo?

São as formas mais resistentes Signup and view all the answers

Qual dos seguintes compostos é tolerado pelo Chlostridium acetobutylicum em relação ao butanol?

1,5% Signup and view all the answers

Qual é o processo utilizado para reduzir o número de células não resistentes no inóculo?

Choques térmicos Signup and view all the answers

Quais são as fases da cinética do processo de fermentação acetonobutílica?

Crescimento microbiano baixo, queda de pH e aumento na produção de solventes Signup and view all the answers

Qual dos seguintes compostos é o principal produto da fermentação acetonobutílica?

Butanol Signup and view all the answers

Qual controle deve ser realizado quando a cinética da fermentação não ocorre adequadamente?

Controle microbiológico Signup and view all the answers

Quais são os subprodutos da fermentação acetonobutílica?

Ácido acético, ácido butírico, H2 Signup and view all the answers

Qual é a importância do pH durante o processo de fermentação?

Determina a taxa de crescimento microbiano Signup and view all the answers

Qual substância adicionada no fundo do fermentador é responsável por captar O2?

Substâncias específicas Signup and view all the answers

Qual a razão pela qual a concentração de O2 é mantida baixa no fermentador?

Para favorecer a fermentação anaeróbia Signup and view all the answers

Study Notes

Tecnologia de Processos Bioquímicos Industriais - Ácido Láctico e Solventes

O ácido lático é um ácido fraco, mas confere acidez que persiste algum tempo. É um sólido cristalino com baixo ponto de fusão e sabor azedo. Seus sais são solúveis e miscíveis em água, álcool e éter; é resistente ao calor.
Aplicação do ácido láctico: É usado em alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e na indústria química (acidulante em produtos de confeitaria, fabricação de extratos, essências, sucos de frutas, refrigerantes e outros; conservação de carnes, vegetais e pescado).
Fermentação lática é um processo metabólico onde carboidratos são parcialmente oxidados, resultando na liberação de energia e compostos orgânicos, principalmente ácido láctico. É realizada por bactérias ácido-láticas, fundamentais na produção/conservação de alimentos.
Bactérias láticas importantes para a produção de alimentos e produtos derivados de laticínios: Gêneros Lactobacillus e Streptococcus, usados para coalhadas, iogurtes e queijos. Acetobacter para transformar o álcool do vinho em ácido acético, originando o vinagre.
Outros microrganismos usados em alimentos: Leveduras e fungos em produtos de panificação, picles, azeitonas e chucrutes. Bactérias acéticas em aromas e proteínas unicelulares (soja fermentada).
A indústria de alimentos aproveita os produtos fermentados como queijos maturados, chucrutes e linguiça fermentada. Os produtos fermentados possuem aromas e sabores característicos resultam da ação dos microorganismos. Vários produtos alimentares devem suas características às atividades fermentativas dos microrganismos (ex: vinho e vinagre há 10.000 AC, cerveja há 5.000-6.000 AC [Egito], pão há 4.000-7.000 AC [Egito], queijo e leite fermentado há 5.000 AC e soja fermentada há 3.000 AC).
Bactérias heterofermentadoras são importantes na produção de componentes de aroma e sabor, como acetilaldeído e diacetil (ex: fabricação de manteiga).

Produção de Solventes (Acetona-Butanol)

A produção de solventes por fermentação foi importante durante a Primeira Guerra Mundial, principalmente a acetona. Após a Segunda Guerra Mundial, a concorrência de processos sintéticos fez com que a produção por fermentação diminuísse o seu peso na indústria. No entanto, a produção de solventes por fermentação continua.
O produto mais importante, em determinado período, foi a acetona, mas o butanol e os seus ésteres passaram a ser mais importantes para a indústria automobilística, na produção de lacas.
Aplicações do butanol: solvente de arraste em cromatografia, produção de filmes poliméricos, indústria farmacêutica (purificação de antibióticos), indústria automobilística (fluidos de freios e solventes de tintas e vernizes).
Aplicações da acetona: solvente na produção de insulina, óleos, graxas, película de rayon acetato, confecção de explosivos e refino de cocaína.

Agente da Fermentação

Clostridium acetobutylicum (bactérias anaeróbias estritas) são importantes produtoras de butanol e acetona.
As características desta bactéria incluem: habitat em solos, raízes e grãos; forma de bastonete, gram+; pH ótimo 5,5 - 7,0 e temperatura ótima de 35-37 graus Celsius; e tolerância a até 1,5% de butanol.
A fermentação para a produção de solventes envolve a degradação da glicose pela glicólise que resulta em piruvato.

Condições da Produção de Ácido Láctico

O crescimento celular atinge seu máximo em 18 horas. O processo de fermentação completa-se entre 42 horas e 5 dias.
O pH deve ser mantido entre 5,0 e 5,8 para controlar o crescimento de contaminantes.
A adição de carbonato de cálcio (CaCO3) ou hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) serve para tamponar o meio (a cada 6 horas).
A agitação é necessária para manter contato entre os compostos.
O rendimento médio é de 85 a 90% em relação ao açúcar.

Controles da Fermentação

Controle Microbiológico
Controle Químico: medir o teor de açúcar (inicial e final), acidez e peso do produto obtido (lactato).

Materiais Primas para Acetona-Butanol

A lactose é o substrato mais comum, disponível desde 1936. O soro de leite, que contém cerca de 5% de lactose, também pode ser usado.
Leite desnatado e sobras do leite podem ser utilizados na produção, sendo necessário precipitar a caseína com ácido mineral ou ácido láctico (o ácido láctico é recuperado ao final do processo).
Outros materiais: leite, soro de leite, glicose do milho, melaço de cana, batatas.

Linhagens Produtoras de Ácido Láctico & Solventes

Bactérias homofermentadoras degradam glicose pela via glicolítica. O intermediário importante para a formação do ácido láctico é o ácido pirúvico.
Bactérias heterofermentadoras degradam glicose pela via oxidativa das pentoses fosfato. Produtos intermediários importantes são ácido pirúvico e aldeído acético.
Há várias espécies importantes de bactérias capazes de produzir butanol e acetona. O Clostridium acetobutylicum é recomendado para produções industriais.
Existem diferentes cepas capazes de produzir solventes em quantidades variáveis. Exemplos: C. beijerinckii produz solventes na mesma proporção que C. acetobutylicum, mas ao invés de acetona, produz isopropanol; C. aurantibutyricum produz acetona, isopropanol e butanol; C. tetanomorphum produz quantidades equimolares de butanol e etanol.

Linhagens Produtoras- Rendimento e Características do Processo

Bactérias homofermentadoras são importantes na produção de ácido láctico, com rendimento de 2 moles/mol de glicose.
Bactérias heterofermentadoras têm rendimento de 1 mol/mol de glicose.
Exemplo de linhagens: L. delbrueckeri (sacarose e glicose), L. bulgaricus (glicose), L. casei (lactose), L. leishimanni (lactose), Streptococcus Lactis (lactose)
O processo de fermentação requer um pH próximo ao neutro, temperatura de 25 a 35°C, tempo entre 72 e 150 horas e o micro-organismo precisa ser anaeróbio estrito. Durante a fermentação, a tensão de oxigênio (O2) é baixa e os gases produzidos arrastam o oxigênio.

Preparo do Mosto

O mosto deve ter teor de açúcar entre 6% e 10% e conter N2 inorgânico, como o fosfato de amônio.
As linhagens aceitam até 1,5% de butanol para produção de solventes.
Podem ser adicionados estimulantes como ác. aspártico, asparagina e glutâmico.
Há particularidades na preparação de soluções para meios sacaríneos e amiláceos, que demandam esterilização por vapor ou aquecimento em altas temperaturas.

Cinética do Processo

A cinética da produção de solventes apresenta 3 fases:

Crescimento microbiano baixo com elevação da concentração de ácidos e intensa evolução gasosa.
Baixa concentração de ácidos, alta produção de solventes.
Novo aumento na concentração de ácidos, sem produção de solventes e morte das culturas.

Controles

Controles importantes: concentração de substrato (Matéria-prima); teor de acidez (pH) medido via dosagem por titulação; verificação da espuma (nível da espuma que deve ser clara e com odor característico ); e o controle microbiológico.

Produtos e Recuperação

De 30% de produtos, o butanol representa 60% da composição.
Acetona 30%.
Etanol 10%.
Subprodutos (10%): ácido acético e ácido butírico.
Gases (60%) : CO2 e H2.
Recuperação dos produtos por destilação.

Situação Atual

A busca por alternativas sustentáveis à dependência do petróleo, como o biobutanol, vem crescendo na indústria química.
As iniciativas envolvem a manufatura de biobutanol a partir da cana-de-açúcar e milho.

Referências

Notas de Aula e livro texto, Volume 3, capítulo 2 (item 2.5) e capítulo 3 (item 3.2).

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Teste seus conhecimentos sobre os processos de fermentação e os micro-organismos envolvidos na indústria alimentícia. Descubra quais produtos são fermentados e a importância das bactérias e leveduras nesse contexto. Responda perguntas sobre as funções e características dos produtos fermentados.