,INDICELista de Autores .

Nota Introdutória .

Agradecimentos .

Prefácio .

Nomenclatura .

V

XXI

XXII

XXIII

XXV

Parte I - FUNDAMENTOS .

I. Estequiometria e Cinética dos Processos Microbianos .

M Manuela da Fonseca

1

3

1.1 Introdução.... 31.2 Estequiometria das reacções. 3

1.2.1 Composição das células microbianas............................................................................. 31.2.2 Equação macroquímica do crescimento microbiano 41.2.3 Grau de redução 6

1.3 Cinética de crescimento, consumo e produção 7l.3.1 Modelos não estruturados de crescimento e morte 8l.3.1.1 Na ausência de inibição 81.3.1.2 Com inibição.................................................................................................................. li1.3.l.2.1 Inibição pelo substrato lil.3.l.2.2 Inibição pelo produto ou por compostos tóxicos 121.3.1.3 Morte celular.................................................................................................................. 12l.3 .l.4 O crescimento de microrganismos fi1amentosos 121.3.2 Consumo de substratos 131.3.2.1 Manutenção.................................................................................................................... 141.3.2.2 Factores de rendimento.................................................................................................. 151.3.2.2.1 Biomassa/substrato..................................................................................................... 151.3.2.2.2 Outros......................................................................................................................... 16l.3.2.3 Consumo de substratos fornecidos através de uma fase gasosa 161.3.3 Formação de produtos.................................................................................................... 19l.3.3.1 Produtos associados e produtos não associados ao crescimento 191.3.3.2 Formação de CO2..................•.............•.......••.......................................•.•.•.••.•.•.•.•.•........ 20l.3.3.3 Efeito das condições ambientais 21

1.4 Equações gerais de balanço à biomassa, substratos e produtos 241.5 Exercícios 25

2. Geometrias e Modos de Operação 27

José A. Teixeira, M Manuela da Fonseca, António A. Vicente

2.1 Introdução 272.2 Geometrias-tipo: reactores com e sem agitação mecânica......................................................... 27

2.2.1 Tanque agitado............................................................................................................... 272.2.2 Leito fixo........................................................................................................................ 28

© LIDEL - Edições Técnicas Lda. IX

Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações

2.2.3 Leito fluidizado.............................................................................................................. 292.2.4 Coluna de bolhas............................................................................................................ 302.2.5 Reactor de circulação por arejamento (air-lift).............................................................. 30

2.3 Modos de operação 322.3.1 Reactor descontínuo :. ~..~ -:)4

~2.3.2 Reactor contínuo com fluxo pistão 36C5'i/ ---O 2.3.3 Reactor continuo com mistura perfeita 37

2.3.3.1 CSTR limitado por um substrato fornecido pela corrente líquida 392.3.3.2 CSTR limitado por um substrato fornecido pela corrente gasosa.................................. 422.3.3.3 CSTR limitado por dois substratos 442.3.3.4 CSTR com recirculação 452.3.4 Associação de biorreactores........................................................................................... 482.3.4.1 CSTRs associados em série 482.3.4.2 Associação CSTR-CPFR 5 J

2.3.5 Reactor com a imentação escalonada 512.3.5.1 Caudal de alimentação constante 542.3.5.2 Caudal de alimentação exponencial............................................................................... 542.3.5.3 Outros modos de alimentação escalonada 56

2.4 Outras configurações/modos de operação.................................................................................. 562.4. I Reactores de alta densidade celular 562.4.2 Reactores para fermentação em fase sólida 59

2.5 Selecção de um reactor biológico 612.6 Exercícios................................................................................................................................... 63

3. Mistura............................................................................................................................................... 69

Sebastião S. Alves, José A. Teixeira, Jorge M. T Vasconcelos, Nuno Reis

3.1 Introdução: a importância da mistura......................................................................................... 693.2 Fundamentos 693.3 Biorreactores descontínuos: o tempo de mistura 71

3.3.1 Reactores com agitação mecânica 723.3.1.1 Tempo de mistura, sistemas sem arejamento................................................................. 753.3.1.2 O efeito do arejamento................................................................................................... 763.3.1.3 Suspensão de sólidos...................................................................................................... 773.3.2 Coluna de bolhas............................................................................................................ 783.3.3 Reactores com circulação induzida pela diferença de densidade de fases........................... 793.3.3.1 A circulação da fase líquida........................................................................................... 803.3.3.2 A mistura em reactores air-lift 823.3.3.3 Suspensão de sólidos...................................................................................................... 833.3.3.4 Um estudo de caso - mistura em reactores air-lift trifásicos......................................... 84

3.4 Biorreactores em contínuo: desvios à idealidade 903.4.1 D~tribuição de tempos de residênci~ ..:........................................................................... 903.4.2 Determinação da DTR 923.4.3 Modelos de fluxo não-ideal 933.4.3.1 Modelo de reactor pistão com dispersão axial............................................................... 943.4.3.2 Modelo de reactores agitados em série 95

X © LIOEL - Edições Técnicas Lda.

Índice

3.4.3.3 Outros modelos hidrodinâmicos 98

4. Transferência de Massa rT03-

José A. Teixeira, António A. Vicente, Isabel Belo

4.1 Introdução. 1034.1.1 Transferência de massa por difusão molecular 1054.1.2 Transferência de massa por convecção.......................................................................... 1054.1.3 Transferência de massa através de uma película 106

4.2 Transferência de massa gás-líquido 1074.2.1 Correlações empírica para o KLa................................................................................... 1094.2.2 Transferência de massa de oxigénio 1114.2.2.1 Balanço ao oxigénio num biorreactor 1114.2.2.2 Determinação da capacidade de transferência de oxigénio 1124.2.2.2.1 Métodos em estado transiente 1124.2.2.2.2 Métodos em estado estacionário 114

4.3 Estratégias alternativas de fornecimento de oxigénio................................................................ 1154.4 Transferência de massa na fase líquida...................................................................................... 1164.5 Transferência de massa líquido-sólido....................................................................................... 117

4.5.1 Correlações empíricas para o K 1184.5.2 Balanço de massa........................................................................................................... 118

4.6 Transferência de massa na fase sólida 1194.6.1 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

Dina Mateus, M Manuela da Fonseca

5.1 Introdução 125

5.2 Transferência de calor 1255.2.1 Balanço de energia......................................................................................................... 1255.2.1.1 Calor de reacção biológica............................................................................................. 1265.2.1.2 Variação de entalpia entre as correntes de entrada e saída.... 1285.2.1.3 Trabalho realizado pela agitação mecânica e arejamento.............................................. 1295.2.1.4 Calor trocado com o exterior 1295.2.1.4.1 Diferença média de temperaturas............................................................................... 13 I5.2.1.4.2 Coeficiente global de transferência de calor 132

5.3 Esterilização de meios de cultura pelo calor 1365.3.1 Cinética da sobrevivência dos microrganismos ao calor 1375.3.2 Critérios de esterilização................................................................................................ 1405.3.3 Esterilização em descontínuo......................................................................................... 1425.3.4 Esterilização em contínuo ,........................................................................ 144

5.4 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................................................................................................................. 1536.2.1 Métodos de determinação do número de células 1546.2.2 Métodos de determinação da massa de células.............................................................. 1556.2.3 Medições in situ e em linha 1566.2.3.1 Sensores ópticos............................................................................................................. 1576.2.3.1.1 Sensores de fluorescência 1586.2.3.2 Métodos calorimétricos.................................................................................................. 1596.2.3.3 Medição da capacitância................................................................................................ 1606.2.304 Outras técnicas de análise da biomassa 160

6.3 Medição da temperatura 161604 Medição de pH 1636.5 Medição do oxigénio dissolvido 1646.6 Medições na fase gasosa 166

6.6.1 Análise quantitativa de correntes gasosas 1676.6.1.1 Analisador paramagnético e fotómetro de absorção no infravermelho.............................. 1686.6.1.2 Espectrometria de massa................................................................................................ 1696.6.1.3 Medidores foto e magneto-acústicos 1706.6.104 Analisadores electroquímicos 170

6.7 Considerações finais................................................................................................................... 171

7. Escala Laboratorial e Escala Industrial........................................................................................ 173

Carla C. C. R. de Carvalho, Bruno Sommer Ferreira, M Manuela da Fonseca

7.1 Introdução 1737.2 Critérios para aumento de escala................................................................................................ 175

7.2.1 Agitação 1767.2.1.1 PotIVouPotdVconstante............................................................................................. 176

7.2.1.2 Velocidade da extremidade das pás constante 1777.2.1.3 Tempo de mistura, 'm: constante 177

7.2.2 Arejamento..................................................................................................................... 1787.2.2.1 KLQ constante 178

7.2.2.2 Qvvm constante 179

7.2.3 Transferência de calor 1807.3 Considerações e exemplos de aumento de escala 1817A Redução de escala...................................................................................................................... 183

704.1 Transposição do desempenho de reactores de produção para pequena escala 183704.2 Desenvolvimento ou optimização intensiva de processos 188

7.5 Exercícios 189

8. Modelação, Monitorização e Controlo de Reactores Biológicos....................................................... 193

Eugénio C. Ferreira, Sebastião Feyo de Azevedo

8.1 Introdução........ 1938.1.1 Evolução científica e tecnológica, social e industrial.................................................... 1938.1.2 Abordagens de análise de processos biotecnológicos.................................................... 1948.1.3 Automação industrial..................................................................................................... 194

XII © LIDEL - Edições Técnicas Lda.

Índice

8.2 Modelo da dinâmica de reactores biológicos 1968.2.1 Classes de modelos matemáticos 1968.2.2 Equações de balanço em reactores biológicos 1988.2.3 Modelação das taxas de crescimento 2008.2.4 Modelação da formação de um produto de síntese........................................................ 2028.2.5 Dinâmica do oxigénio dissolvido................................................................................... 2038.2.6 Dinâmica do dióxido de carbono dissolvido.................................................................. 204

8.3 Monitorização industrial 2068.3.1 Características básicas de sensores e técnicas de medida directa.................................. 2078.3.1.1 Aspectos de automação industrial.................................................................................. 2078.3.1.2 Aspectos gerais sobre sensores 2088.3.1.3 Principais tipos de medidas, sensores e técnicas de medida.......................................... 2098.3.1.4 Sensores inteligentes e outros equipamentos na rede de monitorização e controlo 2108.3.1.5 Padrões de comunicação 2108.3.1.6 Conceitos básicos sobre conversão analógico-digital (CAD) e digital-analógica (CDA) 2118.3.1.7 Aquisição de dados........................................................................... 2118.3.1.8 Acção de controlo........................................................... 2138.3.1.9 Medição de propriedades subjectivas 2148.3.2 Monitorização inferencial- sensores por programação 2148.3.2.1 Processo - caracterização na perspectiva da engenharia de sistemas.... 2148.3.2.2 Monitorização e controlo de processos biotecnológicos 2158.3.2.3 Observadores de estados.... 2168.3.2.4 Observadores assimptóticos........................................................................................... 2168.3.3 Técnicas alternativas de monitorização inferencial....................................................... 219

8.4 Controlo de reactores biológicos................................................................................................ 2208.4.1 Conceitos básicos........................................................................................................... 2208.4.2 Metodologias de controlo para processos biotecnológicos............................................ 2208.4.3 Controlo em ciclo aberto................................................................................................ 2218.4.3.1 Controlo óptimo 2218.4.4 Controlo por retroacção (realimentação negativa)......................................................... 2228.4.5 Controlo por antecipação 2258.4.6 Apreciação de outros métodos de controlo 2278.4.6.1 Controlo convencional em cascata................................................................................. 2278.4.6.2 Controlo avançado com base em modelos..................................................................... 2278.4.6.3 Novas tendências - controlo com base em métodos de engenharia do conhecimento..... 228

9. Projecto e Construção de Fermentadores Industriais 231

Manuel Eduardo Fernandes

9.1 Introdução 2319.2 O projecto de um fermentador - alguns aspectos a considerar 232

9.2.1 Determinação do volume do fermentàdor...................................................................... 2329.2.2 Geometria....................................................................................................................... 2329.2.3 Material de construção................................................................................................... 2339.2.4 O fermentador como um reservatório pressurizado....................................................... 2359.2.5 As cGMPs 235

© LlDEL - Edições Técnicas Lda. XIII

Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações

9.2.6 Aspectos construtivos genéricos 2369.2.7 Agitação, arejamento e transferência de calor - sistemas críticos no projecto de fer-

mentadores 2389.2.7.1 Agitação e arejamento.................................................................................................... 2389.2.7.1.1 Coeficiente de transferência de massa/concentração de O2 no meio.............................. 2389.2.7.1.2 Equipamento para agitação e arejamento................................................................... 2399.2.7.1.2.1 Odifusor(sparger)................................................................................................. 2399.2.7.1.2.2 As turbinas 2409.2.7.2 Transferência de calor.................................................................................................... 2419.2.7.2.1 Equipamento para transferência de calor 2429.2.7.3 Aspectos a considerar no projecto mecânico dos sistema de agitação 2439.2.7.3.1 Sistemas de agitação 2439.2.7.3.2 Forças 2439.2.7.3.3 Dimensionamento do veio do agitador 2459.2.7.3.3.1 Forças que actuam no veio agitador........................................................................ 2459.2.7.3.3.2 O caso de um fermentador industrial...................................................................... 2489.2.7.3.3.3 Análise de frequência-vibração-velocidade crítica de agitação 2509.2.7.3.4 Dimensionamento da turbina de agitação 2539.2.7.3.5 Selagem do veio......................................................................................................... 2549.2.7.3.5.1 A caixa de empanque 2559.2.7.3.5.2 Os selos mecânicos 2569.2.7.3.6 Moto-redutor e orgãos de transmissão 2589.2.7.3.6.1 Princípios a observar na fase de projecto................................................................ 2589.2.7.3.6.2 Forças que actuam no moto-redutof........................................................................ 2599.2.7.3.6.3 Factor de serviço 2599.2.7.3.6.4 Motor eléctrico - características a observar............................................................ 260

9.3 Operações a realizar para alcançar e manter o fermentador em condições de esterilidade 2629.3.1 Esterilização do fermentador 2629.3.1.1 Processo descontínuo 2629.3.1.2 Processo contínuo 2659.3.2 Esterilização do ar.......................................................................................................... 2679.3.2.1 Filtros de profundidade................ 2689.3.2.2 Filtros de membrana 2699.3.2.3 O conjunto de cartuchos e campânula 2719.3.2.4 Esquema de montagem no fermentador......................................................................... 2729.3.2.5 Esterilização do filtro in situ - SIP 2729.3.2.6 Selecção e dirnensionamento 274

Parte 11- APLiCAÇÕES........................................................................................................................... 275

10. Produção de Cerveja..................................................................................................................... 277

José M Machado Cruz

10.1 Introdução 27710.2 O processo cervejeiro............................................................................................................ 278

10.2.1 Fabricação do mosto............................................................................................... 279

XIV © LIDE L - Edições Técnicas Lda.

Índice

10.2.1.1 Matérias-primas...................................................................................................... 27910.2.1.1.1 Cevada................................................................................................................ 27910.2.1.1.2 Cereais não maltados.......................................................................................... 28210.2.1.1.3 Lúpulo................................................................................................................. 28210.2.1.1.4 Água.................................................................................................................... 28410.2.1.2 Brassagem.. 28410.2.1.2.1 Moagem :................................................................................. 28510.2.1.2.2 Brassagem (propriamente dita)........................................................................... 28510.2.1.2.3 Filtração do mosto 28610.2.1.2.4 Ebulição.............................................................................................................. 28710.2.1.2.5 Clarificação do mosto 28710.2.1.3 Tratamento do mosto 28710.2.1.3.1 Arrefecimento..................................................................................................... 28710.2.1.3.2 Arejamento 28810.2.1.3.3 Adição de levedura............................................................................................. 28810.2.1.3.4 Levedura............................................................................................................. 28910.2.2 Fermentação 29010.2.2.1 Aspectos bioquímicos............................................................................................. 29110.2.2.1.1 Metabolização dos açúcares 29310.2.2.1.2 Ciclo glicolítico da fermentação alcoólica 29310.2.2.1.3 Metabolização dos aminoácidos 29410.2.2.1.4 Produção de metabolitos aromaticamente activos.............................................. 29410.2.2.2 Maturação............................................................................................................... 29910.2.2.3 Estabilização coloidal........... 29910.2.3 Fermentador............................................................................................................ 30010.2.4 Operações de acabamento 30310.2.4.1 Filtração.................................................................................................................. 30310.2.4.2 Acondicionamento.................................................................................................. 30410.2.5 Uma fábrica de cerveja num relance 304

11. Produção de Tetraciclinas............................................................................................................ 307

Joaquim Pereira Cardoso

11.1 Introdução 30711.2 Modos de acção das tetraciclinas 30811.3 Produção de tetraciclinas . 310

11.3.1 Aspectos microbiológicos da produção de tetraciclinas.... 31011.3.2 Fermentação industrial das tetraciclinas................................................................. 31111.3.2.1 Estádios do processo fermentativo 31211.3.2.1.1 Balões vegetativos 31211.3.2.1.2 Pré-fermentadorseed.......................................................................................... 31311.3.2.1.3 Fermentação........................................................................................................ 31311.3.2.1.4 Níveis de produção industrial............................................................................. 31611.3.2.2 Susbtâncias relacionadas das tetraciclinas 31611.3.2.2.1 Tetraciclina......................................................................................................... 31611.3.2.2.2 Oxitetraciclina 317

© LlDEL - Edições Técnicas Lda. XV

Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações

11.3.2.2.3 Demec1ocic1ina........ 31711.4 Isolamento dos antibióticos dos caldos fermentados 318

11.4.1 Caracterização de um caldo fermentado 31911.4.2 Rendimento de filtração 31911.4.3 Isolamento da tetracic1ina e oxitetracic1ina 32111.4.3.1 Exemplo de aplicação............................................................................................. 32311.4.4 Isolamento da demeclociclina como c1oridrato...................................................... 326

12. Produção de Levedura de Panificação.. 327

1. Pinto da Cunha, João Bártolo

12.1 Introdução 32712.2 Qualidade da levedura de panificação 32812.3 Descrição do processo........................................................................................................... 330

12.3.1 Fundamentos biológicos......................................................................................... 33012.3.2 Preparação das matérias-primas 33312.3.3 Preparação de melaço............................................................................................. 33312.3.4 Fermentação 33512.3.5 Separação................................................................................................................ 33612.3.6 Filtração e embalagem............................................................................................ 33612.3.7 Selecção da levedura e produção de starters.......................................................... 337

12.4 Controlo de qualidade........................................................................................................... 33712.4.1 Equipamento e instalações 33812.4.2 Controlo do processo.............................................................................................. 33912.4.3 Controlo do produto final....................................................................................... 340

13. Reactores de Tratamento Aeróbio.............................................................................................. 343

Helena M Pinheiro, Nídia Dana Lourenço

13.1 Introdução 34313.2 Descrição do processo........................................................................................................... 348

13.2.1 Características distintivas 34813.2.2 Microbiologia do processo 34913.2.2.1 O consórcio microbiano 34913.2.2.2 Conversão de carbono orgânico 35013.2.2.3 Conversão de azoto 35113.2.2.3.1 Nitrificação 35113.2.2.3.2 Desnitrificação.................................................................................................... 35213.2.2.3.3 Processo SHARON (sing!e-reactor high-activify ammonia remova! over nitrite) 35413.2.2.3.4 Processo ANAMMOX (anaerobic ammonium oxidation)................................. 35413.2.2.4 Conversão de fósforo.............................................................................................. 35513.2.2.4.1 Libertação de ortofosfato em condições anaeróbias........................................... 35513.2.2.4.2 Remoção de ortofosfato em condições aeróbias................................................. 35613.2.2.5 Agregação e separação da biomassa 357

13.3 Descrição de reactores e condições de operação................................................................... 35913.3.1 Parâmetros de quantificação................................................................................... 35913.3.1.1 Variáveis de estado................................................................................................. 359

XVI © LIDEL - Edições Técnicas Lda.

Índice

13.3.1.2 Variáveis operatórias.............................................................................................. 36113.3.2 Configurações e modos operacionais 36313.3.2.1 Configurações com biorreactor e decantador separados 36313.3.2.1.1 Processo convencional em regime de fluxo tipo pistão (plug-flow) 36313.3.2.1.2 Processo em mistura completa 36313.3.2.1.3 Processos com arejamento ou alimentação escalonados 36413.3.2.1.4 Processo em alta carga........................................................................................ 36413.3.2.1.5 Processo com arejamento prolongado 36513.3.2.1.6 Processo de estabilização por contacto.. 36513.3.2.1.7 Processo com separação por membranas............................................................ 36513.3.2.2 Configurações em tanque único 36613.3.2.2.1 Reactor descontínuo sequencial (sequencing batch reactor - SBR).................. 36613.3.2.2.2 Vala de oxidação 36613.3.2.3 Modos especiais 36713.3.2.3.1 Arejamento com oxigénio puro.......................................................................... 36713.3.2.3.2 Aplicação de carvão activado em pó (powdered activated carbon - PAC)....... 36713.3.2.4 Exemplos. 36813.3.3 Arejamento............................................................................................................. 368

14. Reactores para Tratamento Anaeróbio 373

Madalena Alves, Manuel Mota

14.1 Introdução 37314.2 O processo de degradação anaeróbia 37314.3 Factores que determinam a actividade biológica anaeróbia.................................................. 375

14.3.1 pH e capacidade tampão......................................................................................... 37514.3.2 Temperatura............................................................................................................ 37614.3.3 Presença de inibidores ou tóxicos 376

14.4 Processo anaeróbios versus processos aeróbios.................................................................... 37814.5 Reactores anaeróbios para tratamento de efluentes 379

14.5.1 Parâmetros operatórios........................................................................................... 38014.5.2 Reactores com retenção de biomassa 38114.5.2.1 Reactor anaeróbio de manto de lamas (UASB - upflow anaerobic sludge blanket)... 38114.5.2.2 Digestor anaeróbio de leito expandido ou fluidizado............................................. 38314.5.2.3 Processo de contacto 38414.5.2.4 Processos de leito fixo............................................................................................ 38514.5.3 Reactores sem retenção de biomassa...................................................................... 386

14.6 Aplicações 387

15. Reactores de Biofilme 393

Maria João Vieira, Rosário Oliveira

15.1 Introdução 39315.2 Vantagens e desvantagens de reactores de biofilme 39415.3 Exemplos dos tipos mais comuns de reactores de biofilme (leitos fixos e móveis) e exem-

plos de aplicação 39515.3.1 Reactores de leito fixo............................................................................................ 396

© LIDEL - Edições Técnicas Lda. XVII

Reactores Biológicos - Fundamentos e Aplicações

15.4

15.3.1.1 Filtro percolador .15.3.1.2 Reactor de discos rotativos .15.3.1.3 Reactores de membrana .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 .Especificidades de operação de um reactor de biofilme .15.4.1 Efeito do suporte .Estrutura do biofilme .Limitações difusionais de transferência de massa .Caracterização hidrodinâmica .Arranque do reactor .Controlo do crescimento do biofilme .Influência do modo de formação do biofilme na sua morfologia .

396396398398398399400401401403404404405405407

15.515.615.715.815.915.10

16. Reactores para a Produção de Proteínas Recombinantes 411

Lucí/ia Domingues, Nelson Lima

16.1 Introdução 41116.2 A tecnologia do DNA recombinante..................................................................................... 41216.3 A especificidade das culturas recombinantes........................................................................ 41316.4 A contenção biológica das culturas recombinantes 41716.5 A produção de proteínas recombinantes 418

16.5.1 A produção de proteínas recombinantes em Escherichia coli 42016.5.1.1 Reactor e condições de operação............................................................................ 42316.5.2 A produção de proteínas recombinantes em Saccharomyces cerevisiae 42416.5.2.1 Marcas selectivas.................................................................................................... 42616.5.2.2 Vectores.................................................................................................................. 42816.5.2.3 Promotores e terminadores..................................................................................... 42916.5.2.4 Excreção de proteínas heterólogas 43016.5.2.4.1 Vectores e sequências sinal................................................................................ 43016.5.2.4.2 Excreção: potencialidades e limitações 43116.5.3 Outros sistemas de expressão em levedura 43216.5.3.1 Reactor e condições de operação............................................................................ 43216.5.4 Produção de proteínas recombinantes em linhas celulares de mamíferos.............. 43316.5.4.1 Produção de proteínas recombinantes em grande escala........................................ 43316.5.5 Outros sistemas de expressão................................................................................. 43416.5.6 A produção de ~-galactosidase em Saccharomyces cerevisiae floculante - estudo

de caso.................................................................................................................... 43616.6 Considerações finais 439

17. Reactores para Cultura de Células Vegetais............................................................................. 441

M Emí/ia Lima-Costa, Sara Raposo

17.1 Introdução..... 44117.1.1 A célula vegetal: morfologia celular e agregados 443

XVIII © LIDEL - Edições Técnicas Lda.

Índice

17.1.2 Perfil de crescimento celular vegetaL................................................................... 44517.2 Descrição de um processo utilizando cultura de células vegetais......................................... 446

17.2.1 Procedimento para obtenção do taxol 44717.3 Descrição do reactor e condições de produção 448

18. Reactores para Cultura de Células Animais.............................................................................. 455

Cláudia Lobato da Silva, Bruno Sommer Ferreira, Joaquim M S. Cabral

18.1 Introdução 45518.2 Cultura de células animais 455

18.2.1 Células animais versus células microbianas........................................................... 45518.2.2 Metabolismo de células animais............................................................................. 45618.2.3 Protocolo de cultura de células animais 45718.2.3.1 Meio de cultura....................................................................................................... 45818.2.3.2 Cinética de crescimento.......................................................................................... 459

18.3 Sistemas de biorreactores para cultura de células animais.................................................... 46118.3.1 Considerações iniciais 46118.3.2 Sistemas de cultura à escala laboratorial....... 46218.3.3 Cultura de células animais em larga escala............................................................ 46518.3.3.1 Microcarriers 46618.3.3.2 Microencapsulação................................................................................................. 46918.3.3.3 Imobilização em membranas.................................................................................. 46918.3.4 Tipos de reactor 47018.3.4.1 Tanque agitado 47018.3.4.1.1 Dispositivos de retenção celular 47218.3.4.2 Reactor de leito fixo e leito fluidizado 47318.3.4.3 Reactor tipo air-lift................................................................................................. 47618.3.4.4 Reactor de membranas 47718.3.4.4.1 Fibras ocas.......................................................................................................... 47718.3.4.4.2 Matriz cerâmica 47718.3.4.5 Outros tipos de reactor 478

18.4 Exemplo - expansão de células hematopoiéticas estaminais humanas 47918.5 Considerações finais 481

© LIDEL - Edições Técnicas Lda. XIX