Ing De Bioprocesos

CAPITULO 2

PROCESOS BIOTECONOLOGICOS

 2.1 COMPETITIVIDAD DE PROCESO Y PRODUCTOS BIOTECNOLOGICOS

La existencia de procesos industriales de base biológica para la obtención de determinados productos es fruto de numerosos factores que incluyen esencialmente aspectos económicos, pero también aspectos legales y de competencia con otros procesos de producción.

2.1.1 Aspectos que representan ventajas de los sistemas biológicos

1)Los sistemas biológicos son procesos que se lleva a cabo a presión (P) y T  parecidas a las ambientales y valores de pH próximos al neutro. Los costos de operación serán menores , porque los equipos trabajarán en condiciones pocos severas. Siendo mas barato trabajar a T altas que bajas, también a presiones entre 5 y 10 atm que a 100 a 1000 atm.

Es mas caro trabajar al vacío que a presión. Al extremar las condiciones el costo es mas alto, siendo inviable económicamente.

2)La materia prima es de origen muy diverso, incluyendo los residuos de procesos agroalimentarios.

3) Se obtiene una gran diversidad de productos.

4)Hay reacciones que son únicas ,que solo se pueden obtener por vía biológica.

5)Carácter ambiental, serán mas biodegradables.

2.1.2 Factores importantes para su implementación

1) Económicos .Rentabilidad, con cumplimiento de la normativa legal.

2) Optimización del proceso. Disposición de los microorganismos seleccionados, mejora en l selección de materia prima ,equipos de transformación y separación, mantenimiento , siendo la mejora e innovación actualizada de forma continua .

2.1.3 Consideraciones sociales de la biotecnología

Algunos productos tradicionales son sometidos a mejoras por el avance científico optimizando sus procesos. Las consideración sociales debido a la aplicación de la tecnología del ADN recombinante depende del sector donde se aplique, en el sector salud y farmacéutico se aceptan mas no en el alimentario valorándose mas las practicas artesanales ; tampoco se valor en el campo medioambiental.

Para la biodegradación de productos de plantas de tratamiento de aguas de origen farmacéutico, la aplicación de tecnología de ADN recombinante se considera muy arriesgada.

Algunos aspectos por ejm :

• Es importante que se haga hincapié en el producto o en el proceso.
• Etiquetado. Es otro aspecto importante en el análisis.
• Resulta clave en la discusión la confianza y la fiabilidad en la información difundida.
• Campos de preocupación. Alergias, transferencias de genes de organismos modificados genéticamente a plantas silvestres ,aspectos sociales ,morales y éticos.
• Consideraciones morales y éticas ,concepto de la no-naturalidad

2.2 MATERIAS PRIMAS

2.2.1 Características y usos

De acuerdo a los requerimientos nutricionales de los microorganismos , como :

a)Proporcionar al microrganismo un ambiente físico-químico adecuado.

b)Contener los nutrientes adecuados para el microorganismo, tanto para el crecimiento como para la producción

c)Cumplir una seria de requisitos de tipo económico y técnico(compatibilidad con las instalaciones disponibles, etc)

Los sustratos son necesarios como soporte para el crecimiento de la biomasa ,y para la síntesis de metabolitos .Existen 2 tipos :

a)Micronutrientes(del orden  de  M) :C,H,O,N,P,K,Mg,S.[pic 1]

b)Macronutrientes ( del orden de M ) [pic 2]

Algunas tendencias actuales :

• Para altos volúmenes de productos ,actualmente se utilizan grandes de azuacares residuales y almidones.
• Para bajos volúmenes de productos pero de alto precio el impacto del costo materia prima es mas bajo.

2.2.2 Tipos de sustratos:

No se incluyen las materias primas alimentarias tradicionales.

1)Sacarosa: Se obtiene a partir de caña de azúcar o remolacha, para la producción de etanol

2)Melazas :Productos de la cristalización de la sacarosa

3)Suero lácteo o lactosuero: Material residual de la fabricación del queso al separar la grasa y caseínas.

4)Almidones(amilosa y amilopactina): cebada arroz, patatas ,maíz

5)Materiales lignocelulosico:Materia prima energética del futuro

6)Productos químicos y residuos: papeleras ,mataderos

2.3 PROCESOS DE PRODUCCION CON CELULAS

Los microorganismos mas frecuentes son levaduras y bacterias, pero también se pueden utilizar otros cultivos, incluyendo tejidos u órganos.

Tenemos algunos procesos de fermentación en fase liquida y fase sólida, describiendo en los siguientes el uso de enzimas el aprovechamiento de materiales biológicos de forma compleja.

2.3.1 Obtención de productos de fermentaciones fase liquida:

Se realizará descripción breve de algunos procesos de interés ,para mostrar el tipo de operaciones precisas y algunos microorganismos más usuales.

a) USOS ALIMENTARIOS

a.1 Fermentaciones alcohólicas

i. Bebidas malteadas: Ejm Fabricación de cerveza

ii. Vinos. Existen vinos secos , dulces, reforzados o espumosos.

iii. Otras bebidas alcohólicas y derivados. A partir de casi todas las frutas pueden obtenerse bebidas alcohólicas con métodos parecidas a los del vino. Como sidra y los licores también están incluidos.

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a.2 Vinagre y aditivos ácidos

i. Vinagre (ácido acético). Los vinagres de vino, cerveza o manzana son os más usados en Europa, UK  USA .La elaboración puede realizarse mediante los métodos lentos empleando reactores de lecho fijo o los métodos rápidos con aporte considerable de oxígeno y eliminación de calor.

ii. Ácido cítrico. En la industria alimentaria se usa en bebidas refrescantes, mermeladas y repostería, como complemento de antioxidantes y acidificante, para evitar el tratamiento térmico fuerte e impedir pardeamientos.

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iii. Acido láctico. Se usa para acidificación alimentaria, para conservación y para facilitar la digestibilidad de productos lácteos. El ácido láctico se cristaliza como sal cálcica para posteriormente purificarse para alimentación.

iv. Otros ácidos: Los ácidos glucónico y ácido itacónico.

a.3 Grasas, polisacáridos y proteínas

grasas y aceites

ii Polisacáridos

iii. Proteína unicelular. Los microrganismos posibles son

-levaduras

-bacterias y actinomicetos

-mohos y hongos superiores

-algas

a.4 Obtención de inóculos. Se obtiene para utilizarlo como biocatalizador de bioprocesos.Se deben considerar varios factores como:

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