Produção E Biolubrificantes

A FERMENTAÇÃO DE PENICILINAS

A penicilina G é produzida industrialmente em reatores agitados, com arejamento, operados em fed-batch (i.e., alimentação contínua de várias substâncias a uma fermentação descontínua). Este modo de operação permite um melhor controle das condições de fermentação do que os modos contínuo ou descontínuo, conseguindo-se, com a adição controlada de um açúcar facilmente metabolizável, manter na fase de produção uma atividade catabólica adequada à fermentação da penicilina. A operação fed-batch permite manter ao mesmo tempo as condições de fermentação em estado quase-estacionário e a cultura em estado transiente (i.e., viável), sendo indispensável a uma boa produção de antibiótico, dado que permite:

1. Operar o fermentador entre os limites superiores e inferiores de atividade catabólica; (e.g., evitando a repressão catabólica);

2. Operar abaixo dos níveis de inibição/toxicidade por substâncias essenciais à biossíntese (e.g., fonte-N e precursor);

3. Reduzir a duração da fase de crescimento (acelerando o crescimento);

4. Prolongar a duração da fermentação (manter a biomassa viável mais tempo);

5. Operar a concentrações de biomassa elevadas e constantes (i.e., utilizar eficientemente a biomassa produzida);

6. Repôr a água evaporada com o arejamento da cultura (contrariando o aumento de viscosidade do caldo e a consequente co-limitação pelo O2);

Os perfis de alimentação utilizados industrialmente têm, segundo alguns dos maiores produtores mundiais (e.g.,GIST-BROCADES e NOVO-NORDISK), como principal objetivo reduzir ao mínimo a lise da cultura, mantendo constante a concentração de biomassa na fase de produção. Assim, a taxa de adição é mantida dentro de bandas nominais de operação que correspondem a partir do terceiro dia de fermentação a caudais aproximadamente constantes. Vários passos de síntese orgânica, durante a fermentação, o pH e a T são mantidos constantes (6,5 e 25-27 ºC, respectivamente) e a condução do processo é quase exclusivamente manual com procedimentos estabelecidos empiricamente para a estirpe utilizada. A velocidade de arejamento está normalmente entre 0,5 e 1,0 m3 de ar/m3 de meio/min (vvm), dependendo da estirpe, fermentador e velocidade de agitação (viz., 120-150 rpm).

Tratando-se de um microorganismio filamentoso, para evitar problemas de dispersão de oxigênio no meio, procura-se com uma formulação adequada do meio de cultura e das condições operatórias, obter à escala de produção uma morfologia de pellets pequenos e pouco compactos, com menores viscosidades e maiores produtividades do que a morfologia filamentosa. Na produção industrial de penicilina (G ou V) são utilizadas duas estratégias de condução da fermentação no que respeita à evolução do volume e meio dentro do fermentador.

Devido à adição de nutrientes durante a fermentação o volume dentro do fermentador vai aumentar desde o início até ao fim da fermentação. Uma das estratégias consiste em fazer periodicamente descargas parciais do meio fermentado que irão