Fundamentos y Tecnologías de la Fermentación Industrial
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1. Fundamentos de la Fermentación
La fermentación se define como la transformación enzimática de compuestos orgánicos complejos en otros más simples; este proceso implica la liberación de energía y el desprendimiento de gas carbónico (CO2).
- Microorganismos: Organismos de tamaño microscópico que pueden ser aeróbicos, anaeróbicos o mixtos.
- Levaduras: Utilizadas industrialmente en la producción de alcohol, bebidas alcohólicas y pan. Representan una fuente esencial de proteínas, vitaminas y enzimas.
2. Tecnología de la Fermentación
El proceso tecnológico de la fermentación se estructura en cinco etapas fundamentales:
2.1. Selección de las materias primas (MP)
- MP principales: Sustancias que se transforman en nuevos productos mediante la acción regulada de microorganismos. Suelen ser productos agrícolas o subproductos industriales. Deben cumplir con requisitos de bajo precio, alto rendimiento y facilidad en su manipulación, almacenamiento y provisión.
- MP auxiliares: Incluyen diluyentes, agentes convertidores, neutralizadores y estabilizadores del pH, nutrientes microbianos, activadores y antisépticos.
2.2. Selección del microorganismo
Se prioriza que el microorganismo sea capaz de efectuar la reacción deseada en un tiempo limitado y con un alto rendimiento.
2.3. Preparación de las materias primas
Las MP deben someterse a tratamientos físicos y químicos para alcanzar las condiciones óptimas del proceso, tales como el ajuste del pH, control de temperatura, esterilización y dilución del sustrato.
2.4. Preparación del inóculo
El inóculo es la cantidad de microorganismos vivos (con o sin el medio de cultivo) que actúa como iniciador para el sustrato preparado. Este debe poseer una alta capacidad de propagación y completar la acción microbiana en un tiempo determinado.
2.5. Procesos productivos industriales
En estos procesos, la curva de crecimiento es fundamental, donde X representa la concentración de microorganismos y t el tiempo:
- Método de una tina: Se mantiene la concentración de microorganismos (X) al máximo compatible con el proceso.
- Método de varias tinas: Es conveniente para regular cada fase del proceso de manera independiente, dado que las tinas se encuentran separadas físicamente.
3. Diagramas de Flujo (Flowsheets)
Los flowsheets de fermentación representan gráficamente la secuencia operativa y el flujo de materiales dentro de la planta industrial.