View
42
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
1/111
SUBMDULO M4S1
FERMENTACIONES
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
2/111
M4S1 FERMENTACIONES DEFINICIN:
En trminos generales, la
Fermentacin implica el empleode microorganismos, para llevara cabo transformaciones de la
materia orgnica catalizadas porenzimas.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
3/111
FERMENTACIONES
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
4/111
FERMENTACIONESFERMENTACIONES EN
ALIMENTOS:USO DE CULTIVOS STARTER EN LA
ELABORACIN DEL QUESO: stas sonbac terias inocuas y necesarias, lascuales inf luyen en el proceso de
acidi f icacin, imprescindible paradarle al queso sus caractersticasprop ias de textu ra, sabo r y aroma, eimpedir el desarrol lo de bacter ias
dainas .
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
5/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIALFERMENTACIONES EN ALIMENTOS:
Uso de cu lt ivos Starter en la elaboracin
del queso :
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
6/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACIONES EN ALIMENTOS:
Fabricacin de Cerveza con levadu ra
Saccharom ices Cerevisiae:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
7/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACIONES EN ALIMENTOS:
Produccin de Vinagre a part ir de Levadu ra
Acetobacter Acet i y Mycoderma Acet i:
El vinagre es un lquido miscible en agua, consabor agrio, que proviene de la FermentacinActica del Alcohol, como la del vino y
manzana. Para que se lleve a cabo statransformacin, deben existir las condicionesapropiadas de pH, concentracin de alcohol yprotenas en el vino.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
8/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACIONES EN ALIMENTOS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
9/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACIONES EN ALCOHOLES:
PRODUCCIN DE ETANOL A PARTIR DEL
MAZ:
ste se p roduce a partir de la
fermentacin de los azcares ob tenidos
del maz, y el cual se uti liza como
combust ib le solo o mezclado en
cant idades variadas con gasol ina (
Gasoho l o A lconafta). Las mezclas mas
comunes son E10 y E85.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
10/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACIONES EN ALCOHOLES:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
11/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRODUCCIN DE DE GLUTAMATO
MONOSDICO A TRAVS DEFERMENTACIN AEROB IA.
sta sal Sdica del cido Glu tm ico , es unpo tenc iado r del sabo r, el cual equ i l ibra,comb ina y resalta el carcter de los sabo res .
En la actu al idad, la mayo r parte de GMS serealiza por Fermentacin Bacteriana, en un
proceso sim i lar al usado para producir v ino,vin agre y yogur. La Fermentacin p roduce elGlu tamato , al cual despus se le aadeSod io , median te la tcn ica de Neu tralizac in.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
12/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL FERMENTACION EN AMINOCIDOS:
Produccin de de Glutamato Monosdico
a t ravs de Fermentac in Aerob ia.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
13/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL BIOPOLMEROS
PRODUCCIN DE GOMA
XANTANA POR FERMENTACIN.
El Xan tano es un po lmero que produ ce un
gran efecto en los al imentos como latextura, l iberacin de aroma y apariencia,po r su carcter v iscoso .
En la in dustr ia farmacutica y cosmtica, se
ut i l iza com o agente emulsi f icante y para darcuerpo a productos como el champ,c remas, maqu il laje, etc .. Tamb in se usapara mantener en suspensin a los
antib iticos y o tro s frmacos.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
14/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL BIOPOLMEROS: PRODUCCIN DE
GOMA XANTANA
Bacteria
Xanthomonas
Campestr is
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
15/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRODUCCIN DE VITAMINA B12 POR
FERMENTACIN
La Vitam ina B12, o Ciano cobalam ina, es unfac to r ant ianmia presente en los huevo s ,aves, carne, mariscos, leche y sus derivadosy c ier tas algas de color ro jo y verde com oNor i y Chlo rel la.
La falta de sta Vitam ina conducen a un
dfic it en el transporte de Metilos , lo cualin c id e negatvamente en la sntes is dePurinas (componentes del ADN), y por lotanto a una def icienc ia en la mult ip l icacin
celular.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
16/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRUDUCCIN DE VITAMINA B12 A
PARTIR DE BACTERIAS PSEUDOMONAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
17/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRODUCCIN DE VITAMINA B2, APARTIR DE BACTERIAS ASHBYA
GOSSYPII:
sta Vitam ina, actualmente se producemediante la Fermentacin con AshbyaGossypi i a un al to rendim iento , medianteel desarro l lo de cepas, la op t im izacin dela so luc in de nu tr ientes a base de unlqu ido de macerac in del maz y Aceitede Soja y una adecuada aireacin .
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
18/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL VITAMINAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
19/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRODUCCIN DE ANTIBITICOS PORFERMENTACIN: Los Antibiticos sonproducidos a escala industrial por el proceso
de fermentacin, donde el microorganismoproductor se crece en envases grandes(100,000 150,000 L o ms), los cualestienen un medio de cultivo y donde la
temperatura, el pH y los niveles de nutrientesdeben de ser ptimos, dependiendo delmicroorganismo productor.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
20/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL ANTIBIOTICOS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
21/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL PRODUCCIN DE VACUNAS POR
FERMENTACIN: Se refiere a la
produccin de sustanc ias fo rmadas po r
m icroorganismos completos atenuadoso muertos, o fracciones de los m ismos,
los cuales son capaces de inducir una
respuesta inmune pro tecto ra y duraderafrente a dichos m icroorganismos .
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
22/111
TECNOLOGA DE LA FERMENTACIN INDUSTRIAL VACUNAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
23/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN PROCESOS CONTINUOS Y
DISCONTINUOS:
Las Fermentaciones se pueden llevar a cabomediante los siguientes procesos:Discontinuos. En ste cultivo, todo el sustrato se
aade al comienzo de la fermentacin.
Discontinuos alimentados a intervalos. En ste,el sustrato se va aadiendo a intervalos a lo
largo del proceso.
Continuos.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
24/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN SISTEMAS DE FERMENTACIN DISCONTINUOS
O BATCH:
Una Fermentacin por lotes (Batch) o Discontinua,puede ser considerada como un sistema cerrado.
Al inicio de la operacin se aade la solucinesterilizada de nutrientes y se inocula con elmicroorganismo, permitiendo que se lleve a cabo lainoculacin en condiciones ptimas de Fermentacin.
A lo largo de toda la Fermentacin no se aade nada,excepto Oxgeno (en forma de aire), un agenteantiespumante y cidos o Bases para controlar elpH.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
25/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN SISTEMAS DE FERMENTACIN DISCONTINUOS
O BATCH:
Cuando se haalcanzado el nivel
deseado de reaccin,
se vaca el reac to r, sel impia y se repite el
proceso.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
26/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE
FERMENTACIN DISCONTINUOS(BATCH):
Dificultad para controlar la velocidad decrecimiento, excepto variando lacomposicin del medio o las condiciones delproceso.
Altas concentraciones de nutrientes puedeninhibir el crecimiento, debido al aumento dela Presin Osmticadel medio o la toxicidad
de los nutrientes.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
27/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE
FERMENTACIN DISCONTINUOS(BATCH):
La alta demanda de Oxgeno puede generaruna limitacin, debido a la insuficientecapacidad del reactor para transferir O almedio.
Inconveniencia para remover el calor producido.
Los tiempos muertos entre los procesos
disminuye la Productividad.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
28/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN PROCESO DISCONTINUO ALIMENTADO:
ste es una mejora del Proceso Cerrado deFermentacin.
En ste proceso, los elementos crticos de lasolucin de nutrientes se aaden enpequeas concentraciones al principio de la
Fermentacin y continan aadindose enpequeas dosis durante la fase deproduccin.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
29/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN PROCESO DISCONTINUO ALIMENTADO:
El Proceso Batch Alimentado es til cuando elcrecimiento celular y la formacin del producto
son sensibles a la concentracin del sustrato,es decir, cuando la Productividad de la Biomasase ve afectada.
ste mtodo se usa cuando se quieren evitarfenmenos de inhibicin por sustrato y serequiere alcanzar una alta concentracin deBiomasa.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
30/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN VENTAJAS DELPROCESO DISCONTINUO
ALIMENTADO:
Limitar la demanda de Odel cultivo.
Obtener altas concentraciones de sustrato
evitando el efecto Osmtico y txico de
nutrientes.
Maximizar el crecimiento celular y la taza de
produccin.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
31/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
32/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN PROCESO CONTINUO:
En ste proceso se establece un SistemaAbierto de Fermentacin, en el cual la
solucin nutritiva estril se aadecontinuamente al biorreactor y una cantidadequivalente de la solucin utilizada de los
nutrientes y microorganismos, se sacasimultneamente del sistema.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
33/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN PROCESO CONTINUO:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
34/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN VENTAJAS DEL PROCESO CONTINUO:
sta Fermentacin opera por perodoslargos, teniendo muy cortos tiempos
muertos, y adems bajos costos deoperacin. El cultivo se mantiene con coeficientes de
crecimiento y composicin celular constante. El volumen del reactor es reducido en
comparacin a la productividad similar, enprocesos por lotes o Batch.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
35/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN DESVENTAJAS DEL PROCESO CONTINUO: Se tiene un alto costo, debido al requerimiento
de alta calidad de equipos y accesorios. Se requiere de una esterilizacin continuada,
una separacin continua del producto yadecuados niveles de purificacin.
Se requieren biosensores sofisticados y unaautomatizacin computarizada a fin de teneruna operacin ptima.
Se incrementa el riesgo de contaminacin,debido a la amplia operacin.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
36/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN DISEO DEL FERMENTADOR
El Fermentador tpico moderno de laboratorio,se debe disear como una unidad sofisticadacon las caractersticas e instrumentacin
necesarias, para llevar a cabo una granvariedad de procesos de fermentacin. Por otrolado, los de escala de produccin industrial, sonunidades construidas a medida y diseadas
para un proceso determinado, teniendo solo lascaractersticas e instrumentacin especficaspara el proceso de produccin particular.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
37/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN FERMENTADOR DE LABORATORIO
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
38/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN FERMENTADOR INDUSTRIAL
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
39/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN DISEO DEL FERMENTADOR
Debido a que muchos Fermentadores tienenque trabajar en condiciones aspticas, el
biorreactor, al igual que la red de tuberas,debe ser diseado como un recipiente apresin, de tal forma que el sistema puedaesterilizarse a la temperatura y presin
adecuadas, con un mnimo de 121C y 15psi durante 15-30 minutos.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
40/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN CONDICIONES EN EL DISEO DE UN
FERMENTADOR
1. Recipiente: Debe ser diseado para ser
esterilizado con vapor a presin , resistente a lacorrosin qumica y con materiales no txicospara el organismo.
Los materiales de construccin comunes son el
Vidrio, de un espesor apropiado paraFermentadores Pequeos con mirillas y deAcero Inoxidable, resistente al pH del proceso.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
41/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN CONDICIONES EN EL DISEO DE UN
FERMENTADOR
2. Entrada y sal ida del Fermentado r: Deben
ser esterilizables con vapor de agua. 3. Tuberas: Sin espacios muertos, inclinadas
hacia el punto de drenaje. 4. Vlvu las : Sus materiales de construccin
deben tolerar las condiciones de Temperatura yPresin del proceso, y ser resistentes a loscomponentes qumicos utilizados.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
42/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN CONDICIONES EN EL DISEO DE UN
FERMENTADOR
5. Entrada de gas: Con filtro de aire para esterilizarel aire de entrada y vlvula de no retorno(check).
6. Salida de gas: Diseado para que no se produzcala contaminacin por flujo en contracorriente.
7. Al imentacin de adi t ivos: Alimentacinesterilizada por calentamiento o filtracin.
8. A lim entacin, Incu lo y lneas de muest reo :Deben ser esterilizables con vapor de agua antes ydespus de su uso.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
43/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN AIREACIN Y MEZCLADO:
El proceso de Fermentacin Industrial Aerobioincluye un sistema de agitacin mecnico,consistente en un eje vertical con varios
agitadores para conseguir un buen mezclado yuna buena dispersin a travs del medio.Adems, disponen de varios deflectoreslocalizados a lo largo del permetro del reactor,
con el objeto de incrementar la turbulencia. Elaire estril se introduce por la base del tanque yes dispersado eficazmente por el sistema deagitacin.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
44/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN AIREACIN Y MEZCLADO:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
45/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN TRANSFERENCIA DE MASA :
Durante el crecimiento y metabolismo microbianos,tiene lugar de forma continua la transferencia denutrientes entre el medio exterior y la clula. En ste
intercambio, cada nutriente experimenta diversasfases, pudiendo encontrarse en forma de Slido,Lquido o Gas. En los procesos de FermentacinConvencionales, la demanda microbiana de sustratos
distintos al Oxgeno es cubierta usualmente sindificultad, puesto que stos son suministrados enexceso en solucin en el medio.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
46/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN TRANSFERENCIA DE MASA :
La velocidad de transferencia de masa entre lasfases Lquida y Gaseosa est fuertementeinfluenciada por la solubilidad del gas en la fase
liquida. El Oxgeno es poco soluble en solucionesacuosas, y por lo tanto en muchos procesos deFermentacin Aerobios el suministro del mismo es unfactor crucial determinante de las velocidades
metablicas. La transferencia de Oxgeno implica latransferencia de Oxigeno desde las burbujas de airea la solucin, de sta a las clulas y finalmente laabsorcin del mismo por la clulas.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
47/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN SUSTRATOS USADOS COMO FUENTES DE
CARBONO:
Los Carbohidratos son las fuentes de energa
por excelencia en la industria de laFermentacin. Por razones econmicas, laGlucosa o la Sacarosa son usadas muyraramente como nica fuente de C, excepto en
procesos que requieran un control muy precisode la Fermentacin. Los Sustratosusados mas abundantemente en
las Fermentaciones son:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
48/111
SISTEMAS DE FERMENTACINMELAZAS: Son el subproducto de la
Industria Azucarera, derivados de larefinacin de la misma, siendo una delas fuentes mas baratas deCarbohidratos. Adems de una elevadacantidad de azcares, contienenSustancias Nitrogenadas y Vitaminas.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
49/111
SISTEMAS DE FERMENTACINMELAZAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
50/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN EXTRACTO DE MALTA :
Es el extracto acuoso de la CebadaMalteada. Se trata de un sustrato
excelente para muchos Hongos yLevaduras. El extracto seco de Maltacontiene entre un 90 y 92 % deCarbohidratos, (Hexosas como la
Glucosa y Fructosa, y Disacridoscomo la Maltosa y la Sacarosa).
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
51/111
SISTEMAS DE FERMENTACINEXTRACTO DE MALTA :
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
52/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN ALMIDN Y DEXTRINAS:
stos pueden ser metabolizadosdirectamente por los organismos productores
deAmilasas, las cuales digieren elGlucgeno y el Almidn para formar
azcares mas simples.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
53/111
SISTEMAS DE FERMENTACIN LQUIDOS SULFTICOS DE LAS
PAPELERAS:
Se trata de productos residuales que
contienen azcar de la Industria del papel. CELULOSA:
Debido a su gran disponibilidad y bajo costo,la Celulosa esta siendo utilizada comoSustrato de Fermentacin. Proviene de laPaja, Residuos de Mazorcas, Turba, Papel,
etc..
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
54/111
SISTEMAS DE FERMENTACINCELULOSA:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
55/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN CRITERIOS USADOS EN LA FORMACIN
DEL MEDIO:
Los medios usados en las Fermentaciones
Industriales deben contener todos loselementos necesarios para la sntesis delmaterial celular y para la formacin delproducto, satisfaciendo los objetivos tcnicos
del proceso y ofreciendo un medio ambientefavorable para el crecimiento y/o formacin delproducto, y al mismo tiempo deben sereconmicamente rentables.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
56/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN INFLUENCIA DEL MEDIO EN EL CRECIMIENTO
CELULAR:
Los microorganismos necesitan Carbono, Nitrgeno,Minerales, a veces Factores de Crecimiento, Agua y
(si son Aerobios), Oxgeno para formar su Biomasa ycomo fuente de energa para la Biosntesis yMantenimiento Celular. Tambin pueden sernecesarios elementos traza como Cu, Mn, Co, Mo, y
B. Prcticamente en todas las Fermentaciones
Industriales el Carbono suministra la energa para elcrecimiento, as como los tomos de C para la
Biosntesis.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
57/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN ELEMENTOS BSICOS DE UN MEDIO DE
CULTIVO:
Fuen te de energa.
Macronutr ientes:Fuentes de C, H, O, N, F, K,Mg. Micronutr ientes:Fe, Mn, Mo, Zn, S, Cu, V, Co,
B, Ni, Cr. Vitaminas y Hormonas: Hidrosolubles,
Liposolubles, Complejo B, etc. Componentes opcionales: sales con efecto
tampn, Agentes antioxidantes, etc.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
58/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN ELEMENTOS BSICOS DE UN MEDIO DE
CULTIVO:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
59/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN OXGENO:
La mayora de los procesos de Fermentacin sonAerobios, por lo que se requiere el suministro deOxgeno como materia prima. La oxidacin completa
de la Glucosa, representada en la siguienteecuacin:
CHO + 6 O = 6 HO + 6 CONecesita de 192 g de Oxgeno para oxidar 180 g de Glucosa.
Adems de sta demanda global de Oxgeno, los procesosMetablicos se ven influenciados por la concentracin de
oxgeno disuelto en el medio.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
60/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN OXGENO:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
61/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN CONTROL DEL pH:
Entre las materias primas utilizadasdirectamente para el control del proceso defermentacin, se encuentran los tampones,
cidos y lcalis para el control del pH. Fosfato inorgnico en exceso, por su buena
capacidad tamponante en la regin de pH entre6 y 7.5.
cidos orgnicos para valores de pH inferiores.Adicin de Hidroxisales, Amoniaco lquido o
gaseoso y cidos Sulfrico y Clorhdrico.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
62/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN CONTROL DEL pH:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
63/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN ESPUMA:
sta se produce debido a la naturalizacinde las Protenas en la interface Gas-Lquido.
Si no se controla, puede ir ascendiendohasta ocupar toda la cabeza delFermentador, evacuando gran parte del
contenido del aparato a travs de la salidade aire, causando adems la eliminacin declulas del medio.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
64/111
MATERIAS PRIMAS USADAS EN FERMENTACIN ESPUMA:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
65/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS:
El Almidn es el Carbohidrato mas importanteusado actualmente en los procesos deFermentacin. Puede emplearse en forma degranos o races, enteros o molidos, de plantascomo el Maz, el Arroz, el Trigo, las Patatas y laMandioca. Durante el calentamiento de los
grnulos el Almidn gelifica, por lo queusualmente se incluye en el proceso una etapade Hidrlisis enzimtica para que se licue elmismo.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
66/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (ALMIDN):
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
67/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (SACAROSA):
La Sacarosa se utiliza en los procesosde Fermentacin en forma cristalina oen forma de zumos o melazas. Aunqueel azcar contenida en las melazas esmas barato, su composicin varanotoriamente con la fuente (Caa deazcar o Remolacha ).
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
68/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (SACAROSA):
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
69/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (LACTOSA):
La Lactosa(Azcar de la leche), se encuentraen el suero de la leche a una concentracin del
4 al 5 %, por lo cual en algunos procesos deproduccin de alcohol se emplea suero enterocomo fuente barata de Hidratos de Carbono.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
70/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (GLUCOSA):
La Glucosa se obtiene usualmente en losmedios de Fermentacin a partir de la
conversin enzimtica directa del Almidn. Enalgunos casos se usa Glucosa refinada la cuales mas costosa, para la elaboracin deproductos de mayor valor.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
71/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (ETANOL):
El Etanol, el cual puede ser metabolizado pormuchos microorganismos como una fuente de
Carbono, puede ser un material de partidapotencial para la produccin de otros productosde Fermentacin, por ejemplo, el cido Actico,por medio de la Oxidacin microbiana delEtanol.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
72/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA CARBOHIDRATOS (ETANOL):
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
73/111
MEDIOS DE FERMENTACIN MICROBIANA NITRGENO:
Las fuentes ms importantes de Nitrgenopara la Fermentacin son el Amoniaco, los
Nitratos, la Urea y el contenido en loscereales y races y sus subproductos.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
74/111
MEDIOS DE CULTIVO DE CLULAS ANIMALES Histricamente, se ha incorporado suero fetalde ternera al medio de cultivo de clulas de
mamfero, como una fuente esencial deFactores de Crecimiento. Sin embargo, su
existencia es limitada y su precio elevado.Normalmente, el suero representa de un 5-10%del volumen del medio. ste suero contienediversos factores esenciales para elmetabolismo y proliferacin celular, incluyendoFactores de iniciacin, Protenas ligadoras,Factores de unin y compuestos de PesoMolecular bajo.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
75/111
MEDIOS DE CULTIVO PARA EL CRECIMIENTO DECLULAS VEGETALES La mayora de los Medios de Cultivo de ClulasVegetales tienen una composicin definida,
consistente en una fuente de Carbono orgnico,una fuente de Nitrgeno, Sales Inorgnicas y
Reguladores del crecimiento. La fuente deCarbono mas utilizada es la Sacarosa, aunquetambin se usan Mono y Disacridos como laGlucosa, Fructosa Y Lactosa. La fuente masimportante de Nitrgeno son los Nitratos. En lamayora de los cultivos de clulas vegetales sonnecesarias Hormonas Vegetales (Auxinas), queinducen la divisin celular.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
76/111
PROCESADO DE LA CORRIENTE DE SALIDA sta etapa, trata de la recuperacin y
purificacin del producto obtenido en losprocesos de Fermentacin Industrial, cuyo
objetivo es recuperar y refinar los productos,hasta que stos alcancen unasespecificaciones dadas, consiguiendo un
rendimiento de producto mximo, con unoscostos de recuperacin mnimos.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
77/111
PROCESADO DE LA CORRIENTE DE SALIDA La naturaleza del proceso de recuperacin
est influenciada por el Tipo deFermentacin, las Propiedades Fsicas y
Qumicas del producto, los Subproductos oContaminantes no deseados, laConcentracin del Producto, la Escala de
operacin, el Tratamientode los desechos, laEstabilidad del Producto y lasEspecificaciones deseadas.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
78/111
PROCESOS DE SEPARACIN Los productos de los Procesos de
Fermentacin incluyen Gases , Molculassolubles secretadas en el caldo defermentacin y Slidos. Los Gases, como elDixido de Carbono y el Metano, producidospor ejemplo durante la produccin de Alcoholy durante la Digestin Anaerobia, pueden ser
recogidos a partir de las lneas de salida deGases, purificados y comprimidos para usocomercial.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
79/111
PROCESOS DE SEPARACIN En la inmensa mayora de los casos, la
primera etapa de purificacin para losproductos consiste en la separacin de las
clulas y los slidos del lquido de cultivo. Enlas Fermentaciones con cultivos sumergidos,sta etapa de separacin implica procesos
como la Sedimentacin, Floculacin,Centrifugacino la Filtracin.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
80/111
PROCESOS DE SEPARACIN PURIFICACIN DE LOS PRODUCTOS DE
LA FERMENTACIN:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
81/111
PROCESOS DE SEPARACIN DESTILACIN:
La Destilacin se utiliza para recuperarproductos de la Fermentacin voltiles, comopor ejemplo el Etanol, y para la recuperacin yposterior reutilizacin de solventes empleadosen otras etapas del procesado posterior a lapropia Fermentacin. La Evaporacin se utiliza
para obtener lquidos concentrados comoproductos finales, o para la preparacin dematerias primas para el secado posterior.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
82/111
PROCESOS DE SEPARACIN DESTILACIN:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
83/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO TANQUE DE SEDIMENTACIN:
Las clulas o slidos sedimentan en el fondodel recipiente, debido a la fuerza de la
gravedad.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
84/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO FLOCULANTES SINTTICOS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
85/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO CENTRIFUGACIN CONTINUA :
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
86/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO FILTRACIN DISCONTINUA :
Uso de Filtros de placas filtrantes cubiertascon tela, dispuestas de tal forma que la
pasta y el filtrado fluyan desde una placa y lasiguiente.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
87/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO FILTRACION CONTINUA :
Se usan Filtros Rotatorios al vaco, en loscuales la pasta se alimenta desde el exterior.
El filtrado es arrastrado a lo largo del filtrodentro del tambor mediante vaco. La tortade filtracin se elimina automticamente
mediante una cuchilla.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
88/111
PROCESOS DE SEPARACIN SLIDO LQUIDO FILTRACION CONTINUA :
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
89/111
PRODUCCIN DE BIOMASA INTRODUCCIN:
stos procesos de Fermentacin son en loscules las clulas microbianas son el producto
final mas importante, y son utilizadasprincipalmente como fuente de protenas parala alimentacin animal o humana, o comoinculo comercial en las Fermentaciones de la
Industria de elaboracin de Alimentos, enAgricultura, Tratamiento de desechos y otrasaplicaciones.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
90/111
PRODUCCIN DE BIOMASA
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
91/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES:
SUSTRATOS: Los principales Sustratos
utilizados en la produccin de Protenas deOrganismos Unicelulares son los siguientes:ALCANOS.
ALCOHOLES.CARBOHIDRATOS.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
92/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES:
CELULOSA: ste sustrato, proveniente derestos de madera, es un material usado para laproduccin de protenas de organismosunicelulares, debido a su abundancia. Laasociacin de la Celulosa con la Lignina, haceque sta sea bastante resistente a ladegradacin microbiana, por lo que se necesitaun pretratamiento trmico o qumico y unaHidrlisis enzimtica.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
93/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES
CELULOSA :
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
94/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES :
LACTOSA: Aunque la mayora de losorganismos no utilizan la Lactosa como fuentede Carbono, las levaduras KluyveromycesFragilis crecen fcilmente en ste Carbohidrato,por lo cual se han construido plantas deFermentacin para la produccin de Protenasde Organismos Unicelulares para alimentacinhumana o animal usando ste microorganismo.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
95/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES LACTOSA:
Levaduras Kluyveromyces Fragilis:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
96/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES
ALMIDN DE PATATA: El Proceso Symbadiseado en Suecia, utiliza dos cepas delevaduras, los Saccharomycopsis Fibuligeraproducen los Enzimas necesarios para ladegradacin del almidn y permiten el crecimiento
de Candida Utilis. ste proceso de produccin,destinado a la produccin de alimentos paraanimales, fue diseado para aprovechar losdesechos del procesado de la patata.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
97/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE
ORGANISMOS UNICELULARES ALMIDN DE
PATATA:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
98/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DEORGANISMOS UNICELULARES - ALGA
ESPIRULINA:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
99/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE ORGANISMOS
UNICELULARES
ALCANOS: El Metano fue considerado inicialmentecomo materia prima para la produccin de Protenas
de Organismos Unicelulares, puesto que al ser un gaslos problemas de purificacin despus de laFermentacin eran mnimos. Sus desventajas estnrelacionadas con los mayores requerimientos deOxgenonecesario para oxidarlo, su baja solubilidad en
el agua y el hecho de que la planta de fermentacindebe estar construida a prueba de fuego, pues lamezcla Metano-Oxgenoes explosiva.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
100/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE ORGANISMOS
UNICELULARES METANO:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
101/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE ORGANISMOS
UNICELULARES METANO:
PRUTEEN:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
102/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE ORGANISMOS
UNICELULARES ETANOL:
El Etanol, cuyas ventajas como sustrato son
similares a las del Metanol, fue utilizadocomo sustrato por Pure Culture Productspara la Produccin de Protenas de calidadalimentaria a partir de Etanol de gradoalimentario usando Candida Utilis en 1975.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
103/111
PRODUCCIN DE BIOMASA PRODUCCIN DE PROTENAS DE ORGANISMOS
UNICELULARES ETANOL:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
104/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS INTRODUCCIN:
Los microorganismos han sidoutilizados durante siglos para
modificar los alimentos, y tantostos como las bebidasfermentadas constituyen un sectorprimario muy importante en laindustria alimentaria.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
105/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
106/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS BEBIDAS ALCOHLICAS:
Las bebidas alcohlicas se producen a partirde diversas materias primas, pero
especialmente a partir de cereales, frutas yproductos azucarados. Entre ellas haybebidas no destiladas, como la cerveza, elvino, la sidra, y el sake, y destiladas, como el
whisky y el ron, los cuales se obtienen apartir de cereales y melazas fermentadas,respectivamente.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
107/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS BEBIDAS ALCOHLICAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
108/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS LEVADURAS:
Un detalle comn importante en la produccinde todas stas bebidas alcohlicas es el empleo
de Levaduras para convertir los azcares enEtanol.
Aproximadamente el 96% de la Fermentacindel Etanol se lleva a cabo mediante cepas deSaccharomyces Cerevisiae o especiesrelacionadas, particularmente SaccharomycesUvarum.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
109/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS LEVADURAS:
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
110/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOS REACCIN DE LA FERMENTACIN:
La reaccin global de la FermentacinAlcohlica es la siguiente:
GLUCOSA + 2 ADP 2 ETANOL + CO +2ATP
ADP , ATP : Nucletidos fundamentales en laobtencin de la energa celular.
5/28/2018 M4S1 FERMENTACIONES.
111/111
FERMENTACIN DE LOS ALIMENTOSEl rendimiento terico de 1g de
Glucosa es de 0.51g de Etanol y0.49g de CO ; sin embargo, en laprctica aproximadamente el 10% de la
Glucosa se transforma en Biomasa, y el
rendimiento en Etanol y CO alcanzanel 90% del valor terico.
Recommended