Aquel proceso en que los microorganismos producen metabolitos o biomasa, a partir de la utilización de sustáncias sustáncias orgánicas, orgánicas, en ausencia ausencia o presencia de oxígeno. El concepto puede llegar a excluir a los microorganismos del proceso, siempre en cuando estén presentes sus enzimas.
Un
proceso de fermentación, visto como un todo, está compuestos por tres etapas: 1. La preparación del inóculo. 2. La selección del medio de cultivo. 3. La producción de la biomasa o de los metabolitos de interés.
Fermentación Aerobia: Presencia de oxígeno. Producción de biomasa, CO2 y C.
Fermentación Anaerobia: Ausencia de Oxígeno. Producción de sustancias orgánicas. Producción dependiente de la cantidad de oxígeno inicial. Ejem.
Saccharomyces cerevisiae O2 alto-> biomasa O2 bajo -> Etanol
Curva de crecimiento de un microorganismo
A) Fase Lag. Adaptación. Sintesis de enzimas. B) Fase Log. Multiplicación, crecimiento cte. En exceso de sustrato. C) Fase estacionaria. Equilibrio celular. D) Fase de muerte. Nutrientes insuficientes, sustancias tóxicas.
Ecuación de Monod. Modelo de crecimiento celular.
S= Sustrato limitante Q= velocidad de crecimiento Ks= Cte. Específica de cada sustrato
Fermentadores: También conocido como reactor o bioreactor, es un recipiente donde se lleva a cabo el proceso de fermentación. Su función principal es mantener el medio y el microorganismo en las condiciones adecuadas para lograr la mayor producción de los compuestos de interés.
Requisitos de un fermentador:
Tipos de Fermentadores
Principales partes de un reactor:
Sistema de Agitación (motor e impulsores) Placas deflectoras Dispositivos de adición, extracción y control. Sistema de aireación. Sistema de transferencia de calor. Importancia de la agitación: Aumentar disponibilidad de oxigeno, disminuye tamaño de burbujas, aumenta solubilidad del oxigeno. Realiza el mezclado.
Tipos de agitación: 1. Agitadores rotativos. Tienen un sistema interno mecánico de agitación. 2. Columnas de burbujas. La agitación se realiza mediante la introducción de aire a sobrepresión. 3. Sistema aero-elevado (airlift). La mezcla y circulación de los fluidos son el resultado de las corrientes de aire introducido, las cuales causan diferencias en la densidad dentro de las diferentes partes del fermentador.
Configuración de un fermentador
Configuración de un fermentador
Espumas:
Debidas a metabolitos tensoactivos. Disminución del volúmen del líquido. Humedecimiento del filtro de salida de aire.
Prevención de espumas: Añadir agentes antiespumantes. Aceites naturales y minerales, alcoholes superiores, acidos grasos y siliconas.
Funciones: 1. Poder acidulante 2. Capacidad amortiguadora 3. Agente quelante de iones metálicos 4. Emulsificantes 5. Efectos organolépticos
Retarda crecimiento de bacterias. Aumenta efectividad de conservadores. Reduce la necesidad de tratamientos termicos drasticos. Inactiva enzimas indeseables
Potencializan el sabor!!
Mejoran la protección producida por antioxidantes. Previenen rancidez.
Balancean el sabor amargo de edulcorantes artificiales.
Sus sales son excelentes emulsificantes.
Aspergillus
niger
Cantidad de acido citrico / crecimiento celular Factores nutricionales:
concentración , tipo de carbohidratos, contenido de metales. Carbohidratos simples. Melazas de caña y remolacha. Concentración alta de azucares. 140-240 g/L. Fuente de nitrogeno baja. 0.1-0.4 g/L. Sales amonio como sulfatos o nitratos. Al agotarse comienza el acumulamiento de acido cítrico. Fe y Mn. Niveles bajos. Pretratamiento
Factores Fisicoquímicos:
Temperatura: 25-30°C. Mayores favorecen acumulación de ácido oxálico. pH inicial: 3.5 a 4.5 pH etapa productiva: 2 pH 4 favorece acumulación de oxálico. Aireación: abundante oxigenación
Pasterización de melazas (14-20% p/v)
Precipitación de metales con ferrocianuro
Se vierte en charolas de 500 a 1000 L x 200 cm de prof.
Aspersión de esporas de A.
Cámara de fermentación con aire filtrado
9 a 12 dias
niger .
Filtración del micelio
Obtención del acido cítrico. 0.4 Kg/m, 70 a 75% rendimeinto.
5 a 8 dias Mas eficiente
Filtros rotatorios Eliminación de oxalato Adición de cal a 90°C Acidificación a 50°C
Desnionizado en columnas de intercambio y decolorado con carbon activado
