Fermentacion

1. FERMENTACION

2. CONTENIDO 1 . fundamentación físicos-químicos  2 . variables que incluyen en el proceso (como por ejemplo temperatura) 3. equipos a nivel industrial que se utilizan 4. aplicaciones

3. 1 . fundamentación físicos-químicos (explicación teóricas) La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos , efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía. Hay muchos tipos diferentes de fermentación, pero en condiciones fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y, por consiguiente, sólo una pequeña cantidad de la energía potencial disponible se libera

4. Explicacion bioquimica proceso por el cual el azúcar en solución acuosa es descompuesto en alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de células vivas de levadura, la dio el químico francés Louis Pasteur, el cual vio que mientras descomponen el azúcar en ausencia de aire, las células de levadura viven y se propagan en el líquido en fermentación y llamó al proceso de la fermentación alcohólica `vida sin oxigeno '

5. La diferencia con la putrefacción radica en que mientras la putrefacción descompone la materia de origen animal y/o vegetal que contiene compuestos nitrogenados, la fermentación realiza descomposición únicamente de material vegetal que no contiene compuestos nitrogenados

6. 2. variables que incluyen en el proceso Oxigeno : Uno de los factores más críticos en la operación de fermentación a gran escala es el suministro de un intercambio de gases adecuado. El oxígeno es el sustrato gaseoso más importante para el metabolismo microbiano y el anhídrido carbónico es el producto metabólico más importante . El oxígeno no es un gas muy soluble ya que una solución saturada de oxígeno contiene aproximadamente 9 mg/L de este gas en agua. Debido a la influencia de los ingredientes de cultivo, el contenido máximo de oxígeno realmente es más bajo de lo que debería ser en agua pura. Por lo tanto, el suministro se logra pulverizando aire en el fermentador durante el proceso

7. Temperatura : Temperatura : La temperatura es otro de los parámetros esenciales para el éxito de una fermentación. Los microrganismos que crecen a una temperatura inferior a la óptima tienen retardado su crecimiento y por lo tanto reducida la producción celular, es decir su productividad Por otro lado, si la temperatura es demasiado alta, pero no letal, se puede inducir una respuesta de estrés al choque térmico con la consiguiente producción de proteasas celulares que ocasionan una disminución en el rendimiento de los productos proteicos. A fin de obtener rendimientos óptimos, las fermentaciones deben ser llevadas a cabo en un margen estrecho de temperatura y a ser posible constante.   La velocidad de producción de calor debida a la agitación y a la actividad metabólica de los microrganismos no se ve compensada por las pérdidas de calor que resultan de la evaporación, por lo que se debe recurrir a sistemas de refrigeración. Dentro de éstos, los más utilizados en las fermentaciones industriales son las camisas de agua.

8. PH La mayor parte de los microorganismos crecen óptimamente entre pH 5,5 y 8,5.Pero durante el crecimiento en un fermentador, los metabolitos celulares son liberados al medio, lo que puede originar un cambio del pH del medio de cultivo. Por lo tanto se debe controlar el pH del medio de cultivo y añadir un ácido o una base cuando se necesite para mantener constante el pH . Esta adición del ácido o base debe ser mezclada rápidamente de tal manera que el pH del medio de cultivo sea el mismo en todo el fermentador

9. EQUIPOS DE FERMENTACION Dependiendo de la forma física en que se encuentre el medio de cultivo se pueden encontrar varias clases que son:

10. Fermentador de tanque agitado - Fermentador de tanque agitado El medio de cultivo es movido interiormente por medios mecánicos

11. Fermentador de ciclo Fermentador de ciclo El medio de cultivo es bombeado externamente.

12. Fermentador air- lift Fermentador air- lift Al medio de cultivo se le inyecta aire para ser agitado, el cual también sirve como fuente de oxígeno para el crecimiento de los microorganismos . donde la entrada F1 es una línea de alimentación de aire estéril (O2); la salida F2 es una línea de lavado de aire estéril y el sustrato limitante de la velocidad de crecimiento es el oxígeno disuelto (OD). Existen dos tipos o diseños básicos de bioreactores con aireación; ambos, de uso muy difundido: el primero es tanque agitado con línea de aireación y el segundo es el de levantamiento por aire o " air lift ". De este último existe también, una variante que se utiliza para cultivos aeróbicos muy resistentes a esfuerzos cortantes e hidrodinámicos y es la cama de burbujas o “ bubble bed ”

13. Fermentador de lecho fijo Fermentador de lecho fijo Aquí el medio se inmoviliza evitando que los microorganismos se difundan facilitando su recuperación. Es un método económico porque los biocatalizadores son caros. Otras ventajas son: - Mayor concentración celular, lo que permite una mayor actividad. - No hay necesidad de remover las células o recircularlas lo que hace la extracción del producto más eficiente. - Las tasas de flujo pueden ser optimizadas para lograr mejores cinéticas. - El riesgo de contaminación se reduce debido a la alta densidad celular y la dilución es más rápida. - Aumento de la estabilidad de las células debido a la inmovilización lo que permite su uso continuo o reutilización en operaciones batch .

14. Aplicaciones Fermentación alcohólica: Una de las mejoras más estudiadas en la industria es la posibilidad de realizar la fermentación alcohólica contínua con el objeto de obtener mayores cantidades de etanol. Hoy en día el procesamiento industrial de algunas bebidas alcohólicas como puede ser el vino o la cerveza se realizan en ambientes controlados capaces de ofrecer a un ritmo apropiado de estos productos de consumo al mercado. Una organización que utiliza este tipo de fermentación es la empresa brasileña " Ethanolpar ", la cual se dedica a la producción de bioetanol .

15. Fermentación acética Fermentación acética: La fermentación acética del vino proporciona el vinagre. La formación de ácido acético resulta de la oxidación del alcohol por la bacteria del vinagre en presencia del oxígeno del aire. Estas bacterias, a diferencia de las levaduras productoras de alcohol, requieren un suministro generoso de oxígeno para su crecimiento y actividad. Vinagres Cetrill es una empresa española dedicada a la producción de vinagre de vino y es un claro ejemplo de la utilización de fermentación acética dentro de la industria.

16. Fermentación butírica: Fermentación butírica: Es la conversión de los glúcidos en ácido butírico por acción de bacterias de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxígeno. Se produce a partir de la lactosa con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables. Se puede producir durante el proceso de ensilado si la cantidad de azúcares en el pasto no es lo suficientemente grande como para producir una cantidad de ácido láctico que garantice un pH inferior a 5. Un buen ejemplo de la utilización de la fermentación butírica, es la empresa mexicana PEMEX, la cual contempla entre sus diversa actividades la producción de ácido butírico.

17. Fermentación láctica: Fermentación láctica: Un ejemplo de este tipo de fermentación es la acidificación de la leche. Ciertas bacterias ( Lactobacillus , Streptococcus ), al desarrollarse en la leche utilizan la lactosa (azúcar de leche) como fuente de energía. La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche (cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico. Este proceso es la base para la obtención del yogur. El ácido láctico, dado que otorga acidez al medio, tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos. La empresa española Danone es un buen ejemplo de la utilización de la fermentación láctica en la industria, puesto que esta produce yogurth utilizando el proceso de fermentación láctica

18. Fermentación pútrida Fermentación pútrida: Se basa en la degradación de sustratos de naturaleza proteica, para obtener productos malolientes como escatol , cadaverinas o indol . Algunas putrefacciones dan lugar a productos poco desagradables, que, por su fuerte aroma y sabor son utilizados en la fabricación de vinos y quesos, como la que lleva a cabo el Penicillum rocheforti , que es la causa de las manchas verdosas del queso Roquefort. También puede producir gases apestosos como los son el ácido sulfhídrico que tiene olor a huevo podrido.