Review- Efeitos Do Escalonamento Em Reatores Submersos

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Review ___________________________________________ ________ OS EFEITOS DO ESCALONAMENTO EM REATORES SUBMERSOS Gessiel Newton Scheidt 1 , Débora Lopes Farias 2 , Leonardo Peixoto Carvalho 2 , Rodolfo dos Santos Carrijo 2 Abstract The fermentation processes are used industrially for the production of multiple products, and they are produced mainly with the aid of bioreactors submerged operation. At first, the fermentations were carried out in fermentation or fermenting tanks, however, over time they underwent modifications which allowed new possibilities of use. Thus arose the biological reactors, basically composed of an engine, air compressor, cultivation vessel containing an internal shaft and coupled sensors. Usually, the bioreactors are separated based on the type and construction of the stirring flask. With respect to the conduct of proceedings in submerged fermentation method is developed in the presence of free water, the substrates being generally solubilized. The achievement of good yields of the product after the domain of interest and improvement of the procedure bench, makes the expansion of the scale of interesting production, and this critical step in the process of innovation. Thus, this article aims to relate the use of bioreactors in submerged fermentation, as well as definitions and industrial applications of these in addition to the possible effects caused by the same scaling. Key words: reactors, submerged fermentation, scaling. Resumo Os processos fermentativos são utilizados industrialmente para a fabricação de múltiplos produtos, sendo os mesmos produzidos predominantemente com o auxilio de biorreatores de operação submersa. A princípio, as fermentações eram realizadas em tanques de fermentação ou fermentadores, entretanto, com o 1 Professor adjunto do Departamento de Ciências Agrárias e Tecnológicas, Universidade Federal do Tocantins, Campus Universitário de Gurupi, 77402-970, Gurupi-TO –Brasil. [email protected] 2 Acadêmicos de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, Departamento de Ciências Agrárias e Tecnológicas, Universidade Federal do Tocantins, Campus Universitário de Gurupi, 77402-970, Gurupi-TO –Brasil.

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Biorreator

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REVIEW: EFECTS OF SCALING ON SUBMERGED REACTORS

Review___________________________________________________OS EFEITOS DO ESCALONAMENTO EM REATORES SUBMERSOSGessiel Newton Scheidt[footnoteRef:1], Dbora Lopes Farias[footnoteRef:2], Leonardo Peixoto Carvalho2, Rodolfo dos Santos Carrijo2 [1: Professor adjunto do Departamento de Cincias Agrrias e Tecnolgicas, Universidade Federal do Tocantins, Campus Universitrio de Gurupi, 77402-970, Gurupi-TO Brasil. [email protected]] [2: Acadmicos de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, Departamento de Cincias Agrrias e Tecnolgicas, Universidade Federal do Tocantins, Campus Universitrio de Gurupi, 77402-970, Gurupi-TO Brasil.]

AbstractThe fermentation processes are used industrially for the production of multiple products, and they are produced mainly with the aid of bioreactors submerged operation. At first, the fermentations were carried out in fermentation or fermenting tanks, however, over time they underwent modifications which allowed new possibilities of use. Thus arose the biological reactors, basically composed of an engine, air compressor, cultivation vessel containing an internal shaft and coupled sensors. Usually, the bioreactors are separated based on the type and construction of the stirring flask. With respect to the conduct of proceedings in submerged fermentation method is developed in the presence of free water, the substrates being generally solubilized. The achievement of good yields of the product after the domain of interest and improvement of the procedure bench, makes the expansion of the scale of interesting production, and this critical step in the process of innovation. Thus, this article aims to relate the use of bioreactors in submerged fermentation, as well as definitions and industrial applications of these in addition to the possible effects caused by the same scaling.Key words: reactors, submerged fermentation, scaling.ResumoOs processos fermentativos so utilizados industrialmente para a fabricao de mltiplos produtos, sendo os mesmos produzidos predominantemente com o auxilio de biorreatores de operao submersa. A princpio, as fermentaes eram realizadas em tanques de fermentao ou fermentadores, entretanto, com o passar do tempo os mesmos sofreram modificaes as quais permitiram novas possibilidades de uso. Surgiam assim os reatores biolgicos, constitudos basicamente por um motor, compressor de ar, vaso de cultivo contendo um eixo interno e sensores acoplados. Usualmente, os biorreatores so separados com base no tipo de agitao e construo do frasco. Com relao conduo do processo, no mtodo submerso a fermentao se desenvolve na presena de gua livre, estando os substratos geralmente solubilizados. O alcance de bons rendimentos do produto de interesse aps o domnio e aperfeioamento do procedimento em bancada, torna a ampliao da escala de produo interessante, sendo esta etapa crtica para o processo de inovao. Assim, este artigo tem como objetivo relacionar o uso dos biorreatores na fermentao submersa, bem como as definies e aplicaes industriais destes, alm dos possveis efeitos causados pelo escalonamento nos mesmos. Palavras-Chave: reatores, fermentao submersa, escalonamento.INTRODUOAtualmente os processos fermentativos so empregados para diversos fins industriais, tais como na produo de enzimas, frmacos, bebidas e alimentos. Sendo que a maioria dos processos industriais empregam a fermentao submersa para obteno dos produtos desejados (Martin 2006).A fermentao submersa (FSM) definida como um processo atravs do qual o substrato dissolvido em pequenas partculas em meio lquido, normalmente gua, que chega constituir cerca de 90 a 99% da massa total do material a ser fermentado. O seu uso frequente em processos industrias, est relacionado ao fcil manuseio para o controle de parmetros como pH, temperatura, oxigenao e esterilidade, alm do fcil acompanhamento do processo, no que se refere obteno do produto e consumo do substrato. Por outro lado, o emprego de processos fermentativos submersos tm como principais desvantagens o grande volume de resduos gerados e a dificuldade de separao produto/substrato (Mitchell et al. 2000).Inicialmente, os processos fermentativos ocorriam em fermentadores. Os mesmos foram empregados durante muito tempo para promoverem o cultivo de fungos e bactrias, para fins industriais. Estes equipamentos sofreram alguns reajustes para permitirem o cultivo de outros micro-organismos, ou clulas vegetais e animais e deles derivaram os biorreatores, que consistem no local onde conduzido um processo sob condies rigorosamente controladas, para a obteno de produtos biotecnolgicos (Teixeira 2002).No interior dos reatores devem ser acrescidos agentes de transformao que iro subsidiar o processo de transformao da matria prima, no produto desejado. Quando os agentes das transformaes que ocorrem no reator so enzimas, ou clulas mortas ou inativadas (que neste caso servem como suporte das enzimas), o processo se chama enzimtico. Quando os agentes das transformaes so microrganismos vivos, de modo que as reaes que se desenvolvem no reator so consequncias da atividade vital das clulas microbianas, o processo denominado processo fermentativo (Martin 2006).Os processos que ocorrem em reatores e so mais comumente empregados industrialmente so aqueles que os agentes das transformaes so micro-organismos vivos, e os processos so denominados processo fermentativo. Antes de serem usados na produo industrial, importante que o inoculo (agente transformante) seja submetido ao escalonamento, onde o aumento de escala gradual, para evitar perdas e contaminao (Martin 2006; Teixeira 2002). Desta forma o presente trabalho tem como objetivo relacionar o uso de reatores, bem como a definio e aplicao destes, necessidade de realizao do escalonamento (do ingls scaling-up) para assegurar eficincia ao processo e otimizar o tempo de transformao da matria-prima.1 REATORES SUBMERSOS1.1 O que so?Denominam-se biorreatores os reatores onde ocorrem uma srie de reaes qumicas catalisadas por biocatalizadores. Esses biocatalizadores podem ser enzimas ou clulas vivas. Os mesmos foram desenvolvidos como uma forma de otimizar os processos fermentativos, uma vez que utilizam meio de cultura lquido e permitem a renovao do ar durante o cultivo, bem como o monitoramento de alguns parmetros essenciais ao crescimento do propgulo, tais como pH, oxignio dissolvido, temperatura, concentrao de ons (Teixeira 2002).De modo geral, a constituio dos reatores a mesma, sejam eles usados para o cultivo de clula animais, vegetais ou micro-organismos. Assim, a constituio bsica dos mesmos formada por frasco de cultivo, motor eltrico conectado a um eixo que se estende at o interior do frasco, bomba compressora de ar, sensores de temperatura, pH e oxignio (Teixeira 2002).Os frascos de cultivo, podem ser compostos por ao inoxidvel, policarbonato, vidro ou polipropileno, alm de geralmente possurem um envoltrio metlico semelhante a uma camisa, por onde circula gua, com temperatura pr-determinada para controlar a temperatura de cultivo. Estes frascos, devem possuir um formato ideal que favorea a aerao e agitao do meio. Alm disso, o tamanho do frasco de cultivo normalmente varia entre 1 e 20 litros, embora volumes menores como 250 e 500 ml, ou maiores, 20 ou at mesmo 300 litros j tenham sido utilizados. Entretanto, a maioria dos frascos utilizados est na faixa de 1 a 4 litros (Teixeira 2002; EMBRAPA 2005). importante destacar que o processo de agitao e de aerao ocorrem simultaneamente, embora existam inmeras metodologias que podem ser empregadas para promover a homogeneizao do meio, sem degradar o micro-organismo, com base na fisiologia de cada um. A forma mais comum ocorre com a injeo de ar estril, a determinada presso, combinada ao movimento de uma hlice no interior do frasco (EMBRAPA 2005). 1.2 reas em que so empregadosOs reatores podem ser empregados para diversos fins. Entretanto, a sua maior aplicao refere-se obteno de produtos para o uso social, a partir de processos fermentativos, com o emprego de micro-organismos. Um exemplo comum o uso de processos fermentativos para produo de etanol. Segundo Viegas (2010) o etanol, ou lcool combustvel, considerado uma tima fonte alternativa para diminuio de impactos ambientais e energticos, pois alm de ser uma fonte renovvel para a gerao de energia, diminui a emisso de gases poluentes, como o caso do dixido de carbono.H trs formas para se obter o etanol: por via destilatria, sinttica e fermentativa, sendo a ltima a mais utilizada (Lima et. al. 2001). Este processo ocorre em um intervalo entre 4 e 12 horas, onde o mosto, mistura de melao e caldo de cana, inoculado com a levedura que promover a fermentao no reator. Nesse processo de transformao de acar em etanol, h desprendimento de gs carbono, e necessrio manter a temperatura dos tanques de fermentao ou dornas em torno de 34C, sendo utilizados serpentinas ou trocadores de calor para isso (Camargo et. al. 2008; Macedo e Cortez 2005).Alm da incrvel capacidade de produzir biocombustvel, o emprego de biorreatores permite a multiplicao de mudas de plantas com muito mais higiene e economia, em meio de cultura lquido. Os mesmos so utilizados visando produzir plantas de forma automatizada, uma vez que ocorrem com maior controle e monitoramento das condies de cultivo, boa aerao do material e evitam o excesso de hidratao do tecido (EMBRAPA, 2005). Os reatores anaerbios (UASB), tem sido empregados com eficincia para o tratamento de efluentes, em vrias regies brasileiras, especialmente no Paran. Isso porque o mesmo pode ser capaz de operar sem problemas relevantes e fornecer um efluente que atenda a legislao ambiental do Estado do Paran (DQO < 150 mg/L e DBO < 60 mg/L), para o lanamento em corpos d'gua receptor. O esgoto enviado ao fundo do reservatrio elevado (caixa de distribuio), atravs de um conjunto motor-bomba submersvel, do tipo triturador. No reservatrio o esgoto distribudo aos processos de tratamento, atravs de vertedores situados na superfcie. Atravs de luva roscvel (vertedor) obtida a vazo desejada e um extravasor mantm o nvel de esgoto constante (Aisse e Sobrinho 2002).Alm dos exemplos citados, os reatores podem ser utilizados em uma infinidade de situaes, seja em escala laboratorial para o desenvolvimento de pesquisas, ou industrial, para o desenvolvimento de produtos biotecnolgicos (Figura 1).

Figura 1. Esquema do emprego de reatores para a obteno de produtos biotecnolgicosAtualmente, alguns estudos tem sido desenvolvidos com o propsito de promover o tratamento de solos contaminados por petrleo. Estes trabalhos visam selecionar, em escala laboratorial, uma configurao apropriada de biorreator a ser empregado no tratamento de solos contaminados por hidrocarbonetos de petrleo, bem como definir as condies de processo para operao do mesmo. Adicionalmente, esses estudos buscam adequar e otimizar, em microcosmos, as necessidades nutricionais do consrcio microbiano envolvido no processo de biorremediao de dois solos brasileiros contaminados com petrleo, avaliar o efeito da incorporao de material estruturante de origem orgnica e, complementarmente, avaliar a eficincia do sistema de tratamento desenvolvido (biorreatores de bancada e biorreator piloto) na reduo do teor de contaminante nos solos. Assim, chegou-se a um biorreator do tipo tambor fixo com agitador interno contendo ps (quatro diferentes configuraes foram testadas) que comprovou, atravs de testes mecnicos, ser eficiente na homogeneizao do contedo do mesmo. O biorreator apresentou desempenho satisfatrio na conduo do processo de biorremediao, ficando comprovado que o sistema de homogeneizao, incluindo a conformao da p instalada, interfere na eficincia de biodegradao do leo cru (Rizzo 2008).Este fato comprova que os reatores tem uma grande versatilidade no que se refere aplicao. Podem ser empregados na produo de iogurte, cerveja, vinagre, aminocidos, protenas, antibiticos, vacinas, dentre outros. Em qualquer processo biotecnolgico industrial o elemento principal o reator, pois neles podemos obter as transformaes desejadas, sob condies devidamente controladas (Viegas 2010).1.3 Tipos de reatores submersosAtualmente, h uma grande variedade de biorreatores empregados em pesquisas e indstrias que tm sido desenvolvidos ou so aprimorados com base nas caractersticas fisiolgicas e morfolgicas do que se deseja cultivar. De modo geral, os reatores so classificados com base no tipo de agitao e construo do frasco. Assim, os reatores so classificados em STR; Coluna de bolhas; air lift; leito fixo; leito fluidificado, dentre outras.Os biorreatores agitados mecanicamente (STR-stirred tank reactor) so, sem dvida, os mais estudados e utilizados industrialmente (Pereira 2008). Este consiste essencialmente de um recipiente e um sistema de mistura tipicamente conduzido atravs de agitao. A placa de cabea possui portas que permitem a adio de sondas, reagentes e do gs, bem como a remoo de amostras (Mcneil E Harvey 2008). Dentro desta classe de biorreatores, podemos citar o TEC-BIO, comercializado pela empresa de equipamentos laboratoriais, TECNAL (figura 2) que destinada biorreaes com o emprego de bactrias e leveduras nas reas de pesquisa acadmica e industrial (TECNAL 2012). Como esses biorreatores operam com volumes variando de 1,5 a 15L, eles so amplamente empregados em escala laboratorial. Por isso, so considerados eficientes, uma vez que fornecem condies apropriadas para o crescimento do micro-organismo, alm de permitirem o controle online dos parmetros de pH, aerao, temperatura e agitao por meio de sondas, que so sensores digitais sensveis e inteligentes.

Figura 2. Biorreator de bancada, com agitao mecnica ,TEC-BIO-1,5.O reator do tipo Coluna de Bolha (Buble Column) surgiu como uma alternativa ao STR e funciona sem o mecanismo de agitao (Figura 3), onde a aerao e mistura ocorre por entrada de gases, como O2, por isso requer menor quantidade de energia, embora a transferncia de calor e de massa sejam satisfatrias. importante destacar que o mesmo geralmente usado em processos de fabricao de cerveja, panificao, vinagre e tratamento de efluentes, sem a necessidade de adio de antiespumantes (Schimidell 2001).

Figura 3. Representao esquemtica de reator do tipo Coluna de Bolha (Buble Column)Assim como o reator Coluna de Bolha, o biorreator Air lift funciona sem mecanismo de agitao. Entretanto o fluxo de lquido, neste caso, mais definido, ou seja, h uma maior organizao do fluxo, uma vez que o gs injetado em uma parte da seco transversal do vaso, chamado tubo riser (Figura 4). Alm das caractersticas citadas, esses reatores operam sob baixa tenso de cisalhamento em culturas de clulas animais e vegetais e apresentam vantagem em relao ao baixo custo (Schimidell 2001).

Figura 4. Representao esquemtica do Reator air liftComo o prprio nome descreve, os Reatores com Leito Fixo (Packed bed) usam partculas biocatalisadoras imobilizadas (clulas ou enzimas) e a aerao e o meio so feitos em outro recipiente e enviados para o reator. O reator, em si, consiste num tubo vertical embalado com biocatalisador, cujo meio de cultura pode ser alimentado pela parte superior ou inferior da coluna (Figura 5), sendo inadequado em processos com alta produo de CO2 (Schimidell 2001).

Figura 5. Representao esquemtica do Reator de leito fixo.Diferentemente do caso anterior, nos Reatores com Leito Gotejante (Trickle-bed) o lquido pulverizado sobre a parte superior do reator (Figura 6), alm de serem utilizados no tratamento de guas residurias de forma (Schimidell 2001).

Figura 6. Representao esquemtica do Reatores com Leito Gotejante.Um outro tipo de reator empregado no Tratamento de poluentes do meio o Reator UASB, que uma tecnologia de tratamento biolgico de esgotos baseada na decomposio anaerbia da matria orgnica. Consiste em uma coluna de escoamento ascendente, composta de uma zona de digesto, uma zona de sedimentao, e o dispositivo separador de fases gs-slido-lquido (Figura 7).

Figura 7. Reator tipo UASB, usado no tratamento biolgico de esgotos domsticosO esgoto aflui ao reator e aps ser distribudo pelo seu fundo, segue uma trajetria ascendente, desde a sua parte mais baixa, at encontrar a manta de lodo, onde ocorre a mistura, a biodegradao e a digesto anaerbia do contedo orgnico, tendo como subproduto a gerao de gases metano, carbnico e sulfdrico. Ainda em escoamento ascendente, e atravs de passagens definidas pela estrutura dos dispositivos de coleta de gases e de sedimentao, o esgoto alcana a zona de sedimentao. A manuteno de um leito de slidos em suspenso constitui a manta de lodo, e em funo do fluxo contnuo e ascendente de esgotos, nesta que ocorre a decomposio do substrato orgnico pela ao de organismos anaerbios (Rizzo 2008).

2 ESCALONAMENTO 2.1 O que ?O desenvolvimento de um processo ou produto industrial envolve diferentes passos: (i) identificar a necessidade de um novo produto ou processo; (ii) pesquisar no laboratrio, em escala de vidraria, um caminho que leve ao produto ou processo desejado; (iii) construir uma planta piloto em escala de laboratrio; (iv) scale up uma ou mais vezes a planta piloto; (v) construir e iniciar a produo industrial (Suarez e Silva 2012). Quando em um processo qumico so encontradas condies ideais (pH, temperatura, tipo de meio de cultura) em escala de bancada, sendo ela econmica, cujo h obteno de valores elevados para a produtividade do produto de interesse, este por fim tem necessidade de ampliar a escala de produo at uma escala industrial. Essa mudana de uma produo menor para uma escala maior denominada de scale-up. Em outras palavras scale-up o estudo da variao de escala de processos que analisa os problemas associados com a adaptao de dados obtidos em equipamentos de escalas de laboratrio e piloto, para escala de produo industrial (Badino Jr. e Schmidell (2001).A aplicao comercial de tecnologias desenvolvidas em laboratrio para produo comercial pode requerer o escalonamento da escala de bancada para a escala comercial, podendo representar um aumento de 10.000 vezes ou mais, o que pode acarretar uma srie de riscos associados ao processo, ao projeto dos equipamentos e s questes tecnolgicas. Na maioria dos casos o processo de escalonamento realizado de forma incremental, passando por uma escala de laboratrio, simulao e modelagem de processos e planta piloto (Figura 8), de modo a demonstrar a escalabilidade da tecnologia e reduzir riscos e custos associados comercializao (MDIC 2012).

Figura 8. Representao esquemtica do processo de escalonamento de inculos.Os estudos fermentativos realizados em um laboratrio particularizam-se pela utilizao de pequenos volumes, sendo comumente denominados por escala de bancada. As fermentaes so normalmente conduzidas em frascos agitados (shake flask) e/ou biorreatores de bancada que variam de 1L a 30L. O reduzido tamanho dos equipamentos e os menores gastos com materiais tornam as fermentaes de bancada ideais para a compreenso e otimizao do processo. Nessa etapa so definidos, por exemplo, o micro-organismo e o meio nutritivo ideal, alm das condies de trabalho como temperatura, pH e aerao (figura 9) (Aquarone 1983).

Figura 9. Etapas de produo do inoculo at atingir o biorreator industrialEscalonamento (Scaling-up) uma etapa crucial do processo de inovao. a fase em que os experimentos que foram realizados em laboratrios (usando tubos de ensaio e frascos) so avaliados para produo em escala industrial. Por vezes o aumento de escala entre a fase laboratorial e a industrial pode representar aumento de 10 mil vezes, ocasionando riscos associados ao projeto, tecnolgicos e/ou ligados ao projeto dos equipamentos (MDIC 2012).A obteno de rendimentos satisfatrios do produto de interesse aps o domnio e aprimoramento da fermentao em laboratrio, torna a ampliao da escala de produo atrativa. Contudo, o scale-up de um processo no se condensa apenas na construo de equipamentos geometricamente proporcionais e no emprego das mesmas condies utilizadas em bancada. A transposio de trabalho em escala laboratorial para a industrial apresenta dificuldades e limitaes, havendo assim, previamente, a necessidade de novas anlises preferencialmente com o auxlio de um reator piloto (Garca-ochoa e Gmez 2009).

2.2 Importncia quanto aplicao em reatoresAs principais importncias de se ter o conhecimento do escalonamento num processo fermentativo que, a partir dele possvel reverter todos os empecilhos que so gerados quando o processo passa de uma escala laboratorial para uma escala industrial, assim como evitar gastos dispendioso e obter um melhor produto final. Dentre os principais entraves enfrentados por pesquisadores e engenheiros est adio e remoo de calor, difuso de gases (como o oxignio em processos aerbios), controle do pH, prolongao do tempo de fermentao e purificao do produto requerido. A manuteno das variveis de processo de extrema importncia para a obteno de resultados com boa reprodutibilidade, pois pequenas oscilaes podem modificar o comportamento microbiano e consequentemente o rendimento final do bioproduto (Leyva-Daz et al. 2013).Em uma escala piloto, o processo se torna mais dispendioso, visto o maior investimento em equipamentos e materiais, logo, imprescindvel o estabelecimento de um plano de trabalho com o objetivo de reduzir os gastos. Uma das estratgias que pode ser empregada para a melhora do desempenho produtivo, consiste na manuteno de uma das variveis pr-estabelecidas em bancada, como a aerao por exemplo. Se os resultados forem similares ou melhores que o encontrado anteriormente a varivel mantida, no entanto, caso ocorra o contrrio, deve-se alterar a mesma. O mesmo critrio deve ser repetido para todas as grandezas (biotecnologia industrial) (Gill et al. 2008). Vale destacar que quando objetiva-se o escalonamento de um processo fermentativo, seja ele submerso ou slido, essencial utilizar um biorreator. Sabe-se que em escala laboratorial, o uso de erlemeyers vivel, pois nele possvel manter todos os parmetros ideais, condies de esterilidade e menor custo de um processo fermentativo, ao contrrio do uso de um biorreator, que dificulta a esterilizao e mais oneroso. Porm, quando se compara a produtividade indiscutvel que em um biorreator alcanam-se maiores valores. Na produo de enzimas, por exemplo, h diferenas de 169,0 % na produo de celulase quando se utiliza biorreatores ao invs de erlemeyers. Vale destacar que a produo de biomolculas em biorreatores reproduz em escala maior o comportamento de uma fermentao em pequena escala, e tambm permite o estudo de diversos parmetros e efeitos sobre o processo de interesse (Santos, 2008), alm da comparao de produtividade entre as fermentaes submersas e slidas.Oliveira (2012), por exemplo, avaliou a produo do cido giberlico (GA3) por fermentao submersa (FSm) e fermentao no estado semisslido (FESS) utilizando como substratos subprodutos da agroindstria brasileira (extrato aquoso de polpa ctrica - EAPC). Neste estudo a produo de GA3 por FSm foi escalonada de erlemeyers de 250 mL para biorreatores do tipo tanque agitado (STR) e biorreatores do tipo coluna de bolhas (BCB), sendo utilizadas diferentes taxas de aerao e velocidades de agitao para cada tipo de reator. A FESS foi escalonada para biorreatores BCB e tambm utilizaram-se diferentes condies de aerao. Notou-se que com o escalonamento da produo de GA3 em frascos de Erlenmeyer para STR, houve um ganho de produtividade em relao produo em frascos de Erlenmeyer, devido a velocidade de agitao ser maior e haver aerao forada no STR. A obteno de resultados seguros e promissores, aps os estudos em bancada e em planta piloto, que comprovem a viabilidade tanto tcnica quanto econmica do processo possibilita a expanso do processo alcanando assim a escala industrial. Nessa fase, objetivado o aspecto econmico, ou seja, a reduo dos gastos e elevao do rendimento da fermentao. Assim, o biorreator operado sob condies anlogas que foram determinadas nas etapas precedentes (Aquarone 1983).Por fim, a escala industrial, devido prpria dimenso, visa o lado econmico do processo, ou seja, a produo em alta escala. Na escala industrial, procura-se operar o fermentador sob condies similares s ajustadas na escala piloto, as quais permitiram a obteno de um desempenho adequado do processo.CONCLUSOCom base no exposto, notvel a importncia ou necessidade de se conduzir um reator para obteno de um produto biotecnolgico aps o estudo prvio da natureza fisiolgica do agente transformante, e as caracterstica qumicas do composto a ser transformado. Assim, o emprego da tcnica de escalonamento no s permite a determinao das condies de processo ideais, como tambm evita perdas relacionadas contaminao ou inibio do crescimento microbiano, por exemplo, no caso de um processo fermentativo.Em escala industrial, os reatores operam com volumes enormes. Assim, o controle de parmetros como pH, aerao, agitao so dificultadas, uma vez que o elevado volume de meio nutritivo no permite a homogeneizao dos parmetros ao longo do caldo. J o reduzido tamanho dos equipamentos, aliados aos menores gastos com materiais, tornam as fermentaes de bancada ideais para a compreenso e otimizao do processo, por meio da definio do micro-organismo, meio nutritivo ideal, alm das condies de trabalho como temperatura, pH e aerao.Depois de definidos tais paramentros em escala laboratorial, o mesmo transferida escala piloto at alcanar a escala industrial. Esta escalabilidade, cujos nutrientes e quantidade de agentes transformantes aumenta no decorrer do processo, permite que o processo fermentativo, por exemplo, seja conduzido com diminuio da fase lag (fase de adaptao do microrganismo ao meio), pois as clulas so ativadas em meio nutricional idntico ao meio de cultivo usado para a incubao ou obteno do produto requerido.Desta forma, importante destacar que o reator um equipamento comum em praticamente todas as indstrias, em funo da sua versatilidade. Pois como se sabe, em qualquer processo biotecnolgico industrial, o elemento principal o reator, pois nele que acontecem as transformaes desejadas, sob condies devidamente controladas. REFERNCIASAISSE, M.M.; SOBRINHO, P.A. Avaliao do sistema reator UASB e filtro biolgico aerado submerso para Tratamento de esgoto sanitrio. In: Coletnea de Trabalhos tcnicos. V. 2. Paran, 2002.AQUARONE, E.; LIMA, U. A.; BORZANI, W. Biotecnologia: alimentos e bebidas produzidos por fermentao. So Paulo: Ed. Edgarg Blcher Ltda, v. 5., p. 1-43, 1983.BADINO JR., A. C.; SCHMIDELL, W. Variao de escala. In: SCHMIDELL, W. et al. Biotecnologia Industrial. v.3. So Paulo: Blcher, 2001, p. 333-353.CAMARGO, A. M. P., et. al., DINAMICA E TEDENCIAIS DA EXPANSO DA CANA-DE-AUCAR SOBRE AS DEMAIS ATIVIDADES AGROPECURIAS ,ESTADO DE SO PAULO, 2001-2006. Informaes econmicas, SP, v.38,mar.2008.EMBRAPA. Biorreatores: Produo de mudas com mais segurana e economia. Braslia, 2005.GARCIA-OCHOA, F.; GOMEZ, E. Bioreactor scale-up and oxygen transfer rate in microbial processes: an overview. Biotechnology advances, v. 27, n. 2, p. 153-176, 2009.GILL, N. K. et al. Design and characterisation of a miniature stirred bioreactor system for parallel microbial fermentations. Biochemical engineering journal, v. 39, n. 1, p. 164-176, 2008.LEYVA-DAZ, J. C. et al. Effects of scale-up on a hybrid moving bed biofilm reactormembrane bioreactor for treating urban wastewater. Chemical Engineering Science, v. 104, p. 808-816, 2013.LIMA, U. de A.; BASSO, L.C.; AMORIM, H.V. de. Produo de etanol. In:LIMA, U.de A.; AQUARONE, E. ; BORZANI, W.; SCHIMIDELL,W. Biotecnologia Industrial- Processos Fermentativo e enzimticos. v.3. 1ed. So Paulo: Blucher, 2001. p.11-15.MACEDO, I. de C.; CORTEZ, L.A.B.O processamento industrial da cana-de-acar no Brasil. In: ROSILLO-CALLE, F.; BAJAY, S.V.; ROTHMAN, H. Uso da biomassa para produo de energia na indstria brasileira.Campinas, UNICAMP, 2005, p.250- 262.MARTIN, N. Isolamento de Linhagens Fngicas Termoflicas Produtoras de Pectinases Termoestveis: Produo, Caracterizao e Purificao Parcial da Poligalacturonase. Dissertao apresentada ao Instituto de Biocincias do Cmpus de Rio Claro- Universidade Estadual Paulista (UNESP). So Paulo, 2006.MCNEIL, B.; HARVEY, L.M. Pratical fermentation technology. England: John Wiley & Sons, Ltd, 2008, 3-37p.MINISTRIO DO DESENVOLVIMENTO, INDSTRIAL E COMERCIO EXTERIO - MDIC. Diagnstico de Referncia Sobre Servios de Escalonamento de Biotecnologia no Brasil, Rio de Janeiro, 2012.MITCHELL, D. A.; KRIEGER, N.; STUART, D. M.; PANDEY, A. New developments in solid state fermentation. II. Rational approaches to the design, operation and scale-up of bireactors. Process Biochemistry, v. 35, p. 1211-1225, 2000.OLIVEIRA, J. de. Produo de cido giberlico por fermentao submersa e por fermentao no estado semisslido em diferentes modelos de biorreatores utilizando polpa ctrica[Dissertao em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia]. Curitiba:Universidade Federal do Paran, 2012.PEREIRA JR., N. Tecnologia de Bioprocessos. In: Sries em Biotecnologia. Rio de Janeiro: Escola de Qumica/UFRJ, v. 1, 2008. 63 p. Disponvel em. Acesso em 08 de Mar de 2014.RIZZO, A.C.L. Desenvolvimento de biorreator no convencional para o tratamento de solos contaminados por petrleo. Tese de doutorado apresentada Escola de Qumica Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2008.SANTOS, E. dos. Utilizao de enzimas produzidas por TrichodermareeseiE Aspergillusnigerna extrao de leos essenciais [Dissertao em Cincias Farmacuticas]. Araraquara: Universidade Estadual Paulista Jlio de Mesquita Filho, 2008.SHIMIDELL, W.; LIMA, U.A; AQUARONE, E.; BORZANI, W. Cintica de processos fermentativos. In: Biotecnologia Industrial: Engenharia Bioquimica. v.2. So Paulo: Blucher, 2001, 93-110p.SUAREZ, P. A.Z.; SILVA, F.M. da. Development of a Lewis-Based Catalytic System for Biodiesel production: from a batch laboratory scale to a continuous pilot plant. Journal Brazilian Chemical Social. v.23, n.7, p.1201-1208, 2012.TECNAL. Catlogo de produtos Solues precisas para laboratrios. 2012, p. 38-39. Disponvel em:< http://www.labsulrs.com.br/site/images/stories/catalogos/tecnal_catalogo.pdf> Acesso em 08 de mar. de 2014.TEIXEIRA, J.B. Biorreatores para clulas, tecidos e rgos vegetais - Produo de mudas em larga escala. Biotecnologia Cincia & Desenvolvimento. N. 24. Jan/Fev, 2002.VIEGAS, T. Competitividade internacional do etanol brasileiro: oportunidades e ameaas. Rio de Janeiro: Infopetro, Instituto de Economia: Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2010