Processos Químicos Industriais 2 - Indústria da Cerveja

Processos Químicos Industriais 2 - Indústria da Cerveja

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Processos Químicos Industriais I Apostila 3

Prof.a. Heizir F. de Castro

Indústrias Biotecnológicas

1. O que é Biotecnologia3
2. Tipos de Produtos3
3. Classificação dos Produtos3
4. Comparacão entre as Características dos Processos Químicos e Biotecnológicos4
5. Biotecnologia no Brasil5
6. Segmento Alimentos6
6.1. BEBIDAS FERMENTADAS6
6.1.1 Produção de Cerveja7
6.1.2 Produção de Vinho10
6.1.3. Bebidas Destiladas10
7. Referências1
8. Informações Complementares12
8.1 BIOFIL (Celulose Microbiana)12

Indústrias Biotecnológicas

1. O que é Biotecnologia

“Biotecnologia” pode ser definida como a aplicação controlada de agentes biológicos em operações técnicas para produção de bens e serviços. A adoção de processos biotecnológicos na indústria, requer um conhecimento integrado de diversas técnicas e diversas disciplinas, entre as quais, a Engenharia Química, tem um papel fundamental. Essa integração de técnicas e de tratamento multidiciplinar, que buscam soluções para viabilizar a comercialização de bioprodutos, vem sendo recentemente, denominada de Biotecnologia Industrial.

Assim sendo, pode-se considerar que a Biotecnologia Industrial se ocupa de experimentação e desenvolvimento de processos biotecnológicos capazes ou com potencial de operar economicamente em escala industrial.

2. Tipos de Produtos

O produto obtido por via biotecnológica pode ser:

Ømaterial celular (geralmente denominado biomassa); Øprodutos de baixo peso molecular (como o etanol e os ácidos orgânicos); Ømetabólitos de alto peso molecular (como as gomas, polímeros); Ømetabólitos complexos (por exemplo, vitaminas e antibióticos); Øpeptídeos biológicamente ativos e proteínas.

Nas primeiras categorias figuram produtos elaborados em grande escala, entre os quais as matérias-primas constituem um componente fundamental da estrutura de custos. Enquanto, na produção de proteínas, vitaminas, etc, as características que definem o processo de produção pesam mais sobre os custos. Uma comparação das características mais marcantes entre os produtos biotecnológicos de alto valor unitário e baixo volume de produção e a de baixo valor unitário e grande volume de produção é resumida na Tabela 1.

Tabela 1. Tipologia da Biotecnologia

CaracterísticasAlto valorPequena escalaBaixo valor Grande escala

Capacidade do reator100 a 10 litros10.0 litros

Exemplos de produtoVitaminas, enzimasEtanol, ração animal Classificação da mão de obraAltaMédio

Despesas de P&DAltaMédia Principal técnicaEngenharia genéticaEngenharia de fermentação

3. Classificação dos Produtos

Indústrias Biotecnológicas

Atualmente existe uma centena de produtos viáveis que são obtidos pela rota biotecnológica. Eles se classificam em 1 categorias: Antibióticos, Esteróides, Vacinas, Ácidos Orgânicos, Aminoácidos, Vitaminas, Óleos e Gorduras, Biopolímeros, Solventes e Insumos Energéticos, conforme listados na Tabela 2, agrupados por segmentos de atividades industriais. Tabela 2. Produtos Oriundos de Processos Biotecnológicos de acordo com os Segmentos Industriais

Segmento Industrial Atividades Industriais Químico GranelSolventes, Ácidos Orgânicos Especialidades Enzimas, Polímeros, Proteínas Farmacêutico Antibiótico, Esteróides, Imunobiológicos

AlimentosAminoácidos, Vitaminas, Aditivos, Amidos modificados,

Bebidas, Fermentos biológicos, Xaropes de glicose e Frutose, Vinagre.

EnergiaEtanol, Metano, Biogás, Biomassa AgriculturaRações, Pesticidas, Inoculantes.

4. Comparação entre as Características dos Processos Químicos e Biotecnológicos

A diferença mais marcante entre um processo químico e um biotecnológico, é que no processo biotecnológico a decomposição e síntese ocorrem simultaneamente no mesmo reator. Na Tabela 3 são mostrados as diferenças mais acentuadas entre esses dois tipos de processos.

Tabela 3Comparação entre Processos Químicos e Biotecnológicos

Características Reator Químico Biorreator

Matéria primaCompostos orgânicosFontes renováveis e resíduos industriais

ConcentraçãoAlta, meios não diluídosBaixa, meios aquosos

Temperatura Larga faixa

(100 a 1200°C)Faixa estreita (15 a 40°C)

ResfriamentoPouco utilizado, quando necessário, a recuperação da água é elevada

Grande demanda de água, para manutenção das temperaturas de trabalho.

Acidez, AlcalinidadeValores extremos de pHVariação estreita ( pH 3 a 8)

Velocidade de reaçãoAltaBaixa

Tempo de vida do catalisadorMeses, anosGeralmente curto (horas, dias)

SeletividadeGeralmente altaModerada ou baixa Estrutura de ProcessoMúltiplas etapasEtapa única Produtividade Elevada Baixa

Indústrias Biotecnológicas

Modo de OperaçãoContínuo para indústrias de base e descontínuo para especialidades químicas.

Geralmente descontínuo.

Reatores químicos são predominantemente usados para realizar reações de síntese. E este é o objetivo principal, é claro, da química clássica. As matérias primas utilizadas na síntese orgânica são geralmente os compostos intermediários contendo C1 a C4, as olefinas e os aromáticos C6 a C8. Todos esses compostos são derivados das indústrias de base. A obtenção de produtos pela rota química, geralmente utiliza catalisadores para aumentar a velocidade de reação e a sua especificidade. Reações envolvendo múltiplas etapas requerem reatores separados para cada etapa.

A reação pela rota biotecnologica envolve outro tipo de procedimento e matéria prima. O processo tem início com a adição no reator de meio esterilizado apropriado para o crescimento do microorganismo. O meio nutricional é geralmente complexo, mas não completamente definido. Como fonte de carbono, são utilizados compostos contendo 5 a 6 carbonos (por exemplo, xilose e glicose) ou olígomeros (amido, celulose). As fontes de carbono são, então metabolizados (decomposição) a compostos intermediários e a vários compostos de baixo peso molecular gerando energia bioquímica (formação de ATP). Simultaneamente com o processo de metabolização, produtos são formados (síntese) através do consumo da energia anteriormente gerada.

5. Biotecnologia no Brasil

O mercado brasileiro de produtos e processos biotecnológicos no Brasil, responde por uma cifra equivalente a US$ 17 bilhões, cabendo aos segmentos químico e energético a maior parcela de participação no mercado global, conforme mostrado na Tabela 5.

Tabela 5. Mercado Brasileiro de Produtos e Processos Biotecnológicos

SegmentoValor (US$ milhões) Químico e Energia10.40,0 Alimentos 3.980,0 Farmacêutico e Especialidades2.40,0 Agricultura 1.60,0 Outros 130,0 Total 17.070,0

Uma expectativa de crescimento nos outros segmentos é esperado para os próximos anos, segundo projeções realizadas pela Associação Brasileira de Biotecnologia (ABRABI), associação de caráter multisetorial que reúne e estimula o desenvolvimento da biotecnologia no Brasil. Entre as mais de trinta afiliadas, destaque-se a atuação das empresas reunidas na Tabela 6.

Tabela 6. Principais Empresas em Biotecnologia (Brasil)

EmpresaLinha de Produção/ Observações BIOBRÁSEnzimas (alfa-amilase, papaína, pepsina, celulase) e Insulina

Indústrias Biotecnológicas

CIBRAN Antibióticos: eritromicina, gentamicina EMBRABIOReagentes para diagnóstico IMOVALSoros e vacinas, hemoderivados e imunomoduladores VALLÉReagentes para diagnóstico

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