Crecimiento de levadura y producción de alcohol

MICROBIAL KINETICS[pic 1][pic 2]

(GROWTH OF THE YEAST Saccharomyces cerevisiae AND ETHANOL PRODUCTION)

CINÉTICA MICROBIANA

(CRECIMIENTO DE LA LEVADURA Saccharomyces cerevisiae Y PRODUCCIÓN DE ETANOL)

*University of Antioquia, faculty engineering, chemical engineering department. Medellin, Colombia 2012[pic 3]

Abstract

Since ancient times we know the transforming activity of the matter by bacteria and fungi, although some of its processes had been used to make bread, cheese, wine or beer. The yeast eukaryotic organisms belonging to the kingdom of fungi (ascomycetes) are more polyfunctional these microorganisms for use in processes and increased both food industry and fermentation products obtained at, being used in the manufacture of bread, serving as a food source crop and the macroscale production of vitamins and growth factors(1) .

One of the key routines in the fermentation is the production of alcohols, including ethanol by ascomycetes. To do this in the laboratory using appropriate means, on which the yeast maintains optimum pH and conditions of both temperature to ensure the survival of the strain. Based on glucose as coal source and performing the yeast inoculum preparation, the microorganism is grown in each of the culture medium and with previously prepared samples are taken as time passes, since the process is carried out for 36 hours with constant monitoring in order to determine from the experimental data of the kinetic parameters of the model of Monod, product yields and biomass substrate(2) .

Keywords:  Fermentation, Microorganisms, Yeast Saccharomyces Cerevisiae, Ethanol, metabolic activity.

Resumen

Desde la antigüedad se conoce la actividad de transformación de la materia por parte de hongos y bacterias, si bien algunos de sus procesos han sido utilizados para la elaboración de pan, quesos, vinos o cerveza. Las levaduras, organismos eucarióticos pertenecientes al reino de los hongos (ascomicetos), son los microorganismos más polifuncionales para este tipo de procesos y de mayor uso en la industria tanto de alimentos como de productos obtenidos a nivel fermentativo, empleándose en la fabricación de pan, sirviendo como fuente de alimento a macroescala de cultivo y en la producción de vitaminas y factores de crecimiento(1).  

Uno de los procedimientos más importantes en la fermentación es la producción de alcoholes, entre ellos el etanol por medio de ascomicetos. Para ello en el laboratorio se utilizan medios adecuados, sobre los cuales la levadura mantiene condiciones óptimas tanto de pH como temperatura para garantizar la supervivencia de la cepa. Partiendo de la glucosa como fuente de carbono y realizando la preparación del inóculo de levadura, se siembra la Saccharomyces Cerevisiae en cada uno de los medios de cultivo previamente preparados y se toman muestras a medida que transcurre el tiempo, ya que el proceso se lleva a cabo durante 36 horas con constante seguimientos con el fin de poder determinar a partir de los datos experimentales los parámetros cinéticos del modelo de Monod, los rendimientos se sustrato en producto y biomasa(2)

Palabras clave: Fermentación, Microorganismos, Levadura Saccharomyces Cerevisiae, Etanol, actividad metabólica.[pic 4]

1. Introducción

Las pruebas a nivel laboratorio, cada vez son más útiles para mejorar procesos comunes como la fermentación por medio de microorganismos aplicados en diferentes sustratos, para la producción de sustancias tales como el etanol. En el presente artículo partimos de levaduras que son individuos microscópicos ubicuos, con la capacidad de aislarse en la superficie de frutas con alto contenido en azucares o incluso en los suelos de cultivo(1).

Sustancias como el etanol son vitales en los procesos industriales como fuente energética y como materia prima para continuar asegurando un equilibrio sostenible y el desarrollo del país. Es así como encontramos en Fernández Aldama, “El espectacular incremento del consumo de etanol durante el último lustro ha sido motivado por la necesidad de sustituir los combustibles derivados del petróleo, cuyos precios, a pesar del repliegue ocurrido durante los últimos meses, tienen una tendencia continua al alza. Debido al crecimiento de la demanda de energía en el transporte y al previsible repunte de los altos precios de los productos de la industria petroquímica, es lógico esperar que el incremento del consumo de etanol continúe creciendo a nivel exponencial en el futuro inmediato”(3).

La Fermentación alcohólica se define como el proceso bioquímico por el cual las levaduras transforman los azúcares del mosto en Etanol, CO2, y energía; además la fermentación es el proceso catabólico responsable, bajo condiciones de anaerobiosis (ausencia de oxigeno), de la degradación de la materia orgánica. Se clasifica atendiendo a la naturaleza del sustrato y productos finales (fermentación láctica, pútrida, acética...)(1)

Para que la fermentación se realice de manera eficiente, el mosto debe hallarse en condiciones anaerobias optimas, ya que así las levaduras se multiplican abundantemente y con un rendimiento en biomasa muy alto(2).

Es de vital importancia que durante el proceso de experimentación se valoren factores como el crecimiento de la Levadura Saccharomyces Cerevisiae que dependen de condiciones ambientales tales como la temperatura y el pH, adicional a esto el consumo de azucares, puesto que estos determinan que tan optima será la producción del etanol.

Para el desarrollo de esta investigación, es importante partir de un objetivo especifico, que se basa fundamentalmente en  conocer las etapas y principios fundamentales de una cinética microbiana, a través de la aplicación de los conocimientos previamente adquiridos sobre capacidad de transformación de sustratos de las células en productos de utilidad, teniendo en cuenta el correcto manejo e interpretación de técnicas de laboratorio previamente estudiadas y se buscan determinar a partir de datos experimentales tomados en el laboratorio, los parámetros cinéticos del modelo de Monod, para obtener y converger a unos datos acerca de los rendimientos de sustrato en producto y biomasa, incoando de un cultivo de levadura en un sistema por lote(2).

La variedad de materias primas usadas en la manufactura de etanol vía fermentación son clasificadas en tres tipos principales: azúcares, almidones y materiales celulósicos(2).

En la actualidad, ha surgido un interés creciente en la inmovilización de células para la producción de alcohol, debido principalmente a las numerosas ventajas que ofrece. La inmovilización celular permite el aumento en la productividad, la factibilidad del proceso en continuo, la estabilidad celular y los bajos costos de recuperación y reciclo en los procesos de separación. Sin embargo, su implementación en los procesos industriales es aun limitada y su aplicación dependerá de los futuros desarrollos en los procedimientos de inmovilización que puedan ser fácilmente escalables(2)

...