Um problema relativamente comum quando se produz compostos fermentados (como Kombucha, cervejas artesanais ou iogurtes) é a dificuldade em manter a qualidade e a padronização do produto final quando se aumenta o volume do processo.
De fato, muitos empreendedores acreditam que expandir a produção é uma tarefa simples. Contudo, esses processos reacionais dependem de diversos fatores biológicos e químicos. Portanto, não é possível aumentar a quantidade dos produtos apenas multiplicando proporcionalmente os ingredientes, como se estivéssemos seguindo uma receita de bolo.
Neste artigo, vamos entender os conceitos fundamentais do aumento de escala (ou scale-up) e como proteger o seu negócio de prejuízos durante essa transição.
Na maioria dos processos industriais, o aumento de escala é realizado de forma incremental e gradativa. Desse modo, a produção passa por uma escala de laboratório, utiliza simulação e modelagem de processos para ajustar parâmetros e, posteriormente, avança para a etapa da planta piloto. O objetivo dessa jornada é reduzir drasticamente os riscos e custos associados à comercialização.
Além disso, a mudança no tamanho do sistema (do laboratório para a fábrica) altera principalmente a relação entre a área superficial e o volume de certos catalisadores, reagentes e equipamentos.
Um exemplo bem lúdico disso é a seguinte pergunta: Se um determinado microrganismo consome açúcares para se desenvolver, por que não posso aumentar indefinidamente a quantidade de açúcar para que ele tenha mais alimento e gere mais energia?
A resposta é puramente física e biológica: ao aumentar exageradamente a concentração de açúcar, diminui-se a quantidade de água livre disponível no meio (atividade de água). Consequentemente, cria-se um meio de alta pressão osmótica que impede o crescimento dos próprios microrganismos e é exatamente por isso que o mel e o açúcar de mesa não estragam facilmente.
Além da não linearidade nas proporções dos ingredientes, a geometria do local de reação (o formato do tanque ou fermentador) influencia diretamente parâmetros críticos como:
Se esses fatores não forem rigidamente controlados, a qualidade do seu produto será completamente alterada, gerando lotes perdidos e prejuízo financeiro.
O aumento de escala não é uma tarefa fácil, em especial quando tratamos de bioprocessos que envolvem seres vivos sensíveis, como leveduras e bactérias. Por isso, contar com o auxílio de profissionais da área é indispensável para diminuir o tempo e os custos de padronização.
Para que essa transição seja segura e financeiramente viável, o processo deve ser estruturado em etapas estratégicas, conforme detalhado na tabela abaixo:
Etapa do Processo | Objetivo Principal | Benefício para o Negócio |
1. Modelagem e Simulação | Estudar o comportamento da reação em ambiente controlado. | Evita o desperdício de matéria-prima. |
2. Viabilidade Econômica | Analisar custos operacionais, insumos e equipamentos necessários para a nova escala. | Garante que o projeto seja lucrativo e sustentável. |
3. Planta Piloto | Testar a nova geometria e os parâmetros de transferência de massa e calor. | Identifica falhas antes da produção em massa. |
4. Padronização e BPF | Criar manuais e procedimentos para que cada lote saia exatamente igual. | Garante a segurança sanitária e fideliza o cliente. |
Tirar o seu produto da cozinha ou do laboratório e levá-lo para a escala industrial exige conhecimento técnico profundo em Engenharia de Bioprocessos.
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