INTRODUCCION
Las levaduras son seres vivos, unicelulares, pertenecientes al reino de los hongos. Estos microorganismos tienen un papel importante en los procesos fermentativos, y comprenden un variado abanico de criaturas “especializadas” en panificación, vinificación, nutrición, usos farmacéuticos, usos cerveceros y destilería. En todos los casos, la especie ms com!nmente utilizada es la levadura de cerveza, cuyo nombre científico, "accharomyces cerevisiae, indica #ue se trata de un hongo #ue fermenta el az!car de los cereales $saccharomucus cerevisiae% para producir alcohol y dió&ido de carbono.
CLASIFICACION COMERCIAL DE LA LEVADURA SEGÚN SU CONTENIDO DE HUMEDAD FINAL
Levadura fresca o prensada' contiene intramolecularmente un ()* de humedad y un +)* de sólidos. "u vida !til es de dos semanas y debe almacenarse refrigerada. Levadura seca' contiene apro&imadamente )* de humedad intramolecularmente y, en consecuencia, un -)* de sólidos. Es la misma levadura fresca #ue se ha deshidratado. iene una vida !til de / meses y no es imprescindible refrigerarla. 0e#uiere hidratación para su uso. Esta forma de presentación brinda al consumidor la posibilidad de almacenar el producto por un período prolongado y sin necesidad de mantenerlo refrigerado. Levadura instantnea' contiene un 1* de humedad. "u vida !til, envasada al vacío, es de 2 a3os. 4o re#uiere refrigeración para su mantenimiento ni rehidratación para su uso. "u e&tensa vida !til posibilita su comercialización en mercados ale5ados' se trata de un producto transable. 6or cuestiones operativas y7o tecnológicas las industrias panificadoras pueden preferir esta forma de presentación. Levadura lí#uida' hasta el a3o 821, cuando la levadura prensada fue introducida por ebbenhof, la levadura se vendía en forma lí#uida. El retorno a esta forma de presentación fue una respuesta de los fabricantes a los pedidos de las panificadoras industriales. Levadura desactivada' se halla despo5ada de todo su poder de fermentación. En la masa, las membranas permiten el escape del contenido entero de la célula. 9no de sus componentes, el glutatión, tiene un efecto reductor sobre el gluten. Esto permite me5orar la ma#uinabilidad de las masas duras o de las #ue han alcanzado un alto nivel de maduración, y acelerar el desarrollo durante la mezcla de la masa logrando una disminución del 1* al 2)* en el tiempo de procesamiento. Esto reduce la o&idación de la masa durante la mezcla, por lo #ue me5ora la conservación del sabor y la calidad aromtica del producto final.
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Las denominadas levaduras especiales son todos productos derivados de la inactivación, plasmólisis, autolisis o hidrólisis de las levaduras alimenticias. "e comercializan por su valor nutricional y por sus cualidades como saborizantes. "e trata de productos de uso industrial, con e&cepción de las levaduras de consumo directo #ue llegan al consumidor final.
ORGANIGRAMA
:ntes de abordar los procesos de propagación industrial de la levadura, vamos a comentar sobre algunas de las reas de responsabilidad presente en la mayoría de las grandes organizaciones y #ue la mayoría del p!blico a5eno al entorno empresarial desconoce, nótese #ue utilizamos la palabra empresarial en vez de industrial, ya #ue, inclusive muchos traba5adores de la industria no tienen en cuenta el tama3o y comple5idad de las organizaciones para las cuales traba5an. : continuación se e&pone un diagrama de correlación entre las distintas reas de una empresa, en el cual el desorden no es accidental, tiene como ob5etivo es#uematizar también la comple5idad entre las relaciones.
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;<' mar=eting> ;6' materia prima> 6' producto terminado ?omo podemos observar el rea de producción es solo una pe#ue3a célula del organismo de la organización, los traba5adores del entorno industrial aseguran #ue en realidad la producción es el corazón de la organización ya #ue es el rea de mayor importancia, en nuestra e&periencia, consideramos #ue todos las reas cuentan con crítica importancia y su traba5o armónico y eficiente es lo #ue asegura el crecimiento y subsistencia de las organizaciones.
PROPAGACIÓN INDUSTRIAL DE LA LEVADURA
?omo ya se ha mencionado la “producción” de levadura es llevada a cabo mediante procesos industriales altamente comple5os, puesto #ue lo #ue se est manipulando es un organismo vivo, lo #ue hace ms correcto nombrarla como “propagación” ms #ue “producción”. La levadura obtenida al final del proceso de propagación puede seguir distintas líneas de proceso para dar productos de características y utilidades muy diferentes, sin mencionar los valores agregados. : continuación presentamos las distintas rutas productivas de la levadura.
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n' tonelada> LA' levadura fluida> L6A' levadura prensada familiar> L6"' levadura prensada salada> L6B' levadura prensada dulce> L"' levadura seca> L"A' levadura seca familiar> L"C"alada' levadura seca industrial salada> L"CBulce' levadura seca industrial dulce. En este diagrama, se puede observar #ue la cantidad de masa de la cual se parte es ).2g #ue es el peso apro&imado de una ansada $ansa' material de laboratorio #ue se usa para realizar siembras% es pe#ue3a en comparación con las masas de producto final obtenidas. Burante el desarrollo del traba5o e&plicaremos cuales son las operaciones y ba5o #ué condiciones deben realizarse para poder obtener estos rendimientos #ue en el caso de levadura fluida ronda el .8&)) * en términos de levadura inicial. El ob5etivo del diagrama $ms all de sorprender con los rendimientos y motivar al lector a producir levadura% es mostrar cuales son las distintas rutas productivas y su variedad de productos finales.
OPERACIONES UNITARIAS EN LA PROPAGACIÓN INDUSTRIAL DE LA LEVADURA
En el siguiente diagrama de blo#ues presentamos las operaciones #ue se llevan a cabo para la propagación industrial de la levadura, hasta la obtención de levadura fluida #ue puede ser utilizada en procesos posteriores en alguna de las rutas anteriormente e&puestas.
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PROPAGACIÓN EN LABORATORIO
D?epa 6ura' El proceso comienza con la recepción de la cepa genéticamente modificada. En la actualidad e&isten cientos de cepas con un lina5e genético distinto adecuado para cada tipo de industria e inclusive de región. En el caso de ?alsa actualmente traba5a con las cepas /( e /- entre otras. Las cepas provienen de países e&tran5eros $como :ustralia% en donde se realiza ingeniería genética sobre estos organismos a fin de mantener una línea genética sin mutaciones e ir agregando distintas modificaciones para cualificarlos ms en parmetros como actividad $la actividad de la levadura est referida a la producción de ?F2% y durabilidad entre otros parmetros. : partir de la cepa se toma una pe#ue3a cantidad e&traída con un ansa $apro&imadamente ).2g en materia seca% la cual se siembra en un balón de 1))ml #ue contiene una solución de e&tracto de malta y vitaminas $biotina y pantotenato de calcio%, solución #ue se ha esterilizado previamente. Este inóculo se mantiene ba5o agitación continua en una sala a +)G? durante 2@ hs, transcurrido este tiempo se refrigera ente + y 1G? hasta el momento de ser utilizado. La siguiente operación comienza con la siembra del contenido de un balón en un ?arlsberg $Es un fermentador en batch de )L de capacidad, con cierre hermético y una salida lateral ubicada al fondo del mismo para realizar la posterior siembra. El ?arlsberg contiene mosto cocido $mezcla de melaza y agua llevada a )1G? durante +) min para esterilizarla% y un agregado de vitaminas. 9na vez producida la siembra se cierra herméticamente y se incuba durante 8hs a +)G? con continua agitación. 6asado el tiempo de cultivo se refrigera para su posterior uso en el comienzo de la propagación industrial.
PROPAGACIÓN INDUSTRIAL
La propagación industrial se da mediante varias operaciones idénticas en aplicación pero en distinta escala, por lo cual e&plicaremos en detalle genéricamente una de ellas. Aermentación a escala industrial' "e mal llama fermentación al proceso de propagación, puesto #ue antiguamente toda la levadura #ue se propagaba solo tenía el fin de la producción de fermentos como la cerveza. El proceso conocido como fermentación en realidad es un proceso de propagación donde la levadura utiliza su metabolismo aeróbico en mayor proporción ya #ue hay #ue admitir #ue ambos mecanismos $respiración o&idativa y fermentativa% coe&isten en el proceso.
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6reparación de la ?uba de Aermentación'
La cuba $cuya capacidad depende de la fase de propagación a considerar% es cargada con mosto cocido a 8)G? $apro&imadamente 1n y dependiendo de la etapa%, luego se agrega agua hasta ocupar un 7+ del volumen total, a fin de evitar #ue la proyección de burbu5as y gotas producidas por la agitación y la actividad propia de la levadura conduzcan a perdidas por la boca superior. El mosto se forma por una mezcla de agua y melaza en proporciones controladas para obtener un contenido de 1@* de azucares fermentecibles $ :A %, para luego ser esterilizados en un cocedor con camisa de vapor a )1G?. "e de5a enfriar y al alcanzar los 8)G? es dosificado en la cuba. El agregado de 4a?l se realiza para controlar la osmolaridad del agua, parmetro fundamental para el crecimiento de microorganismos en soluciones acuosas. Los micronutrientes agregados son sales de cobalto, ní#uel, pantotenato de calcio y biotina entre otros. En el caso particular del Harbet, el contenido de llenado es esterilizado llevando la temperatura a )1G? mediante una camisa de vapor, el resto de las operaciones carece de este mecanismo, puesto #ue los vol!menes son tan grandes #ue volverían imposible o, sobre todo, peligrosa su aplicación. "iembra' 9na vez concluida la carga y cuando el medio alcanza una temperatura alrededor de los +)⁰? se procede a la siembra, en el caso del barbet, el inoculo proviene del carlsberg, en el caso de la cuba madre proviene del barbet y en el fermentador proviene de la cuba madre. En el caso del barbet como el volumen de siembra es muy pe#ue3o $)L% la siembra se realiza desde la boca de la cuba a fin de evitar pérdidas por restos en las ca3erías.
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Aermentación'
9na vez producida la siembra comienza el proceso de fermentación. Burante el cual se agrega continuamente $y ba5o una receta llamada “colada”% cantidades de mosto y amoniaco, tratando de controlar los parmetros internos como la concentración de alcohol, la temperatura y el pI. El mosto agregado cumple la función de proveer los macronutrientes a la levadura $sacarosa, glucosa, fructosa%, así como algunos micronutrientes presentes en sus cenizas $como nitritos asimilables, Jn, ?a entre otros% esto acompa3a la realidad de #ue cuanto menor sea la calidad de la melaza #ue generar el mosto mayor ser su rendimiento. El agregado de amoniaco se realiza en forma gaseosa y tiene como ob5etivo proveer a la levadura el nitrógeno suficiente para la formación de proteínas, parmetro #ue las impulsa a duplicarse. El aire #ue se insufla desde aba5o cumple varias funciones, como la agitación y disminución de la temperatura> pero su ob5etivo principal es convertir el medio en un medio aeróbico #ue permita a la levadura reproducirse usando una respiración o&idativa #ue es mucho ms eficiente en relación a la fermentación la cual es ms eficaz. :clarando esto, la respiración o&idativa produce +2 a +/ moléculas de :6 por molécula de glucosa consumida, mientras #ue la fermentación produce solo 2 moléculas de :6 por molécula de glucosa, esta !ltima se produce mucho ms rpido #ue la respiración o&idativa, lo #ue lleva a una reproducción ms rpida también, pero tiene como defecto la generación de alcohol #ue en ciertas proporciones es tó&ico para la levadura inhibiendo su crecimiento. :dems al tener un rendimiento tan ba5o si el proceso fuese solo 8
fermentativo llevaría a costos de producción ms elevados. 4o obstante en el arran#ue de la propagación se de5a #ue predomine la fermentación a fin de disminuir la fase log de crecimiento, cuando este alcanza la fase e&ponencial se aumenta la dosificación de aire pasando a una respiración en mayor proporción o&idativa. El cuidado de la temperatura durante la fermentación es crucial, ya #ue una elevada temperatura produce en principio una mayor actividad fermentativa sobre la actividad o&idativa $como vimos anteriormente esto es no deseado% y pasando los +1G? se produce la inhibición térmica de la levadura, e&perimentalmente comprobamos #ue este límite est arriba de los +-G?. "i la temperatura ba5ara demasiado $lo #ue en la industria no es frecuente% disminuiría la tasa de reproducción, pero, solo por deba5o de los 1G? se produce la inhibición del crecimiento. En cuanto al pI, el nivel óptimo reportado para la levadura es 1.+, afortunadamente es el pI natural del mosto cocido, y a!n ms, dada la cantidad de uso este act!a como buffer durante la fermentación. Ftro parmetro a controlar es el nivel de alcohol en la cuba, esto se logra mediante el mane5o de los parmetros de insuflación de aire y alimentación de azucares fermentecibles $:A%. ?uando el programa de la colada va llegando a su final $habiendo transcurrido por e5emplo 8 hs para la obtención de levadura fluida% se debe a5ustar los parmetros a fin de “especializar” a la levadura seg!n la etapa del proceso donde nos encontremos, por e5emplo estamos en la etapa de barbet o madre, buscaremos #ue no aumente demasiado la temperatura y suministraremos amoniaco a volumen constante hasta el final, ba5ando la cantidad de :A, a fin de producir una levadura rica en proteínas $entre 1) a 1@*% pero de tama3o reducido, ya #ue al servir como “pie” de fermentación de la siguiente etapa esta levadura tiene #ue encontrarse en la fase e&ponencial para disminuir el periodo de adaptación. En cambio sí estamos realizado la fermentación de una “crema comercial” $nombre com!n al resultado del !ltimo paso de la propagación industrial% lo #ue haremos es darle a la levadura la se3al de muerte. Esto no significa otra cosa ms #ue un aumento de pI $#ue se realiza mediante el agregado de carbonato de calcio% y un aumento de la temperatura, así la levadura activar sus mecanismos de defensa frente al estímulo negativo produciendo la acumulación de azucares de reserva y la disminución de la proteína> este proceso se conoce como “maduración de la levadura”.
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OBTENCIÓN DE LOS DISTINTOS PRODUCTOS TERMINADOS:
Levadura Aluida' luego del proceso de fermentación y estando almacenada en los termos $contenedores térmicos refrigerados por glicol% la levadura fluida es cargada en palecones $tan#ues de )))L a 2)))L% o en camiones cisternas para ser enviados directamente al cliente. Esta levadura posee un valor de materia seca alrededor del 2) a 22*. Levadura 6rensada' en primer lugar la levadura li#uida cae en un piletón donde es mezclada con salmuera para producir una leve deshidratación de la levadura $esto ayudar a su conservación% la cual es tomada por un filtro rotativo #ue aprovecha la fuerza centrípeta para generar un vacío #ue separa el agua de la levadura. El filtro se encuentra recubierto con una “pre capa” de almidón de papa, el cual sirve como soporte y )
a la vez como membrana semipermeable para la separación de la levadura, la levadura filtrada se recoge con una cuchilla del contrario al #ue fue tomada, en este punto la levadura ha #uedado con una materia seca del +2.1 a ++.)*. Luego de la filtración pasa a una amasadora #ue la empu5a hacia un e&trusor #ue le dar la forma de cubito $1)g% en el caso de L6A $levadura prensada familiar% o de pan $1))g% en el caso de L6C $levadura prensada industrial%. Ainalmente es envuelta en celofn, enca5onada y enviada a la cmara frigorífica donde aguardar hasta su despacho. Levadura "eca' al igual #ue en la levadura prensada el primer proceso es la filtración en un A0K y luego un e&trusado, salvo la diferencia #ue en este caso el e&trusado tendr la forma de un fideo $similar al fideo cabello de ngel% con el ob5etivo de aumentar la superficie de contacto con el aire, puesto #ue a continuación caer desde la parte ms alta de un secador a contracorriente donde el aire alcanza una temperatura de 1)G? con una humedad relativa menor al 1*, condición #ue parece inalcanzable en ucumn, para ello se utiliza un secado de aire $cilindro de silicaDgel de +m de dimetro #ue gira a velocidad constante y a media #ue pasa el aire absorbe su humedad y al final del ciclo es regenerado por un calentador a vapor% Luego de producirse el secado la levadura #ueda con una humedad de 1* #ue es lo mismo #ue una materia seca del -1* y finalmente es almacenada en silos conservados con nitrógeno a fin de evitar la o&idación de la levadura indefensa. El contenido de los silos puede almacenarse en las distintas presentaciones, ya sea industrial o familiar, siendo el -1* de lo producido con destino de e&portación. E&tracto de Levadura' la levadura lí#uida obtenida de la fermentación $generalmente la #ue no alcanza los re#uisitos para la producción de levadura para panificación% es pasada a otra unidad funcional de la fbrica, donde en un tan#ue similar al fermentador, se produce el calentamiento lo #ue da a la levadura, como vimos anteriormente, la se3al de muerte. :l producirse las primeras muertes se produce la plasmólisis con lo #ue las organelas de la levadura #uedan en el medio e&tracelular, pero no solo las organelas, sino también todas las proteínas y enzimas presentes dentro de ellas. 9na de estas enzimas produce la hidrolización de la membrana plasmtica de las otras levaduras produciéndose así una muerte en cadena. ?uando se finaliza el proceso se realiza una centrifugación para separar los restos de membrana plasmtica del medio e&tracelular. Este producto luego es concentrado hasta alcanzar una materia seca entre el @1 al @8* dando el e&tracto lí#uido, el cual puede ser enviado a un secador tipo spray para convertirse en e&tracto en polvo. :mbos productos son envasados y almacenados a temperatura ambiente. Levadura :limenticia' al igual #ue en el proceso de producción de e&tracto se crea mediante condiciones desfavorables la se3al de muerte en el lote de levadura fluida, la cual pasar luego a un secador rotativo por contacto, el cual consta de una camisa interior calefaccionada por vapor y una cuchilla raspadora en el lado opuesto a la alimentación. El producto obtenido tiene una materia seca superior al -8*, el cual pasa a un molino para
darle el aspecto de impalpable y finalmente envasado y despachado para su distribución en dietéticas y farmacias. Esta ha sido una breve descripción de los procesos de propagación industrial, puesto #ue tras las operaciones mencionadas hay decenas de otras #ue no encuadran con los fines del presente traba5o. ?omo conclusión general podemos decir #ue el estudio de la propagación industrial de la levadura es tan e&tenso como interesante puesto #ue une diversas reas de conocimiento como la biotecnología, ingeniería, #uímica y bio#uímica. es base para la comprensión de muchas otras industrias biotecnológicas e industrias #ue utilizan sus productos como materias primas.
BIBLIOGRAFIA
?adena de la levadura $ Cnforme del producto ;arzo 2)2% Cng. :lim. Elizabeth Lezcano. 6?"( E4 L: C4B9"0C: :LC;E4C?C:. ?ontrol otal de 6rocesos de una 6lanta de Levaduras.
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