Diseño de una planta de producción de ácido l-glutamático a partir de melazas de remolacha azucarera

Abstract

INTRODUCCIÓN El ácido L-glutámico es uno de los aminoácidos con mayor demanda a nivel mundial, su producción supera los 1,5 millones de toneladas al año. Es un precursor de Glutamato Monosódico el cual es bastamente utilizado en la industria alimentaria como aditivo saborizante. En el Presente proyecto de fin de carrera se realiza un diseño preliminar de una Planta de producción de acido glutámico por la via fermentativa , utilizando como microorganismo a la bacteria Corynebacterium Glutamicum. El proceso lo dividimos en tres partes, la preparación del producto , mejor conocido en este sector industrial como “UPSTREAMPROCESSING” , el proceso fermentativo en si en el bioreactor o fermentador y finalmente la separción del caldo fermentativo y purificación del producto final mas conocida como “DOWN-STREAM PROCESSING”. LA MATERIA PRIMA La principal fuente de carbono para el medio de cultivo procede de las melazas de la remolacha azucarera, en el presente proyecto de fin de carrera esta sustancia procederá de un subproducto de las industrias de producción de azúcar, donde tras un conjunto de etapas que a continuación describiremos, será transportada y utilizada como materia prima en el proceso de interés. UPSTREAM PROCESSING Todas las operaciones desde que las materias primas se reciben y almacenan hasta que se obtiene el medio de cultivo forman parte de este bloque. La dilución de las melazas con el agua, la filtración y esterilización de la mezcla junto con los nutrientes y el acondicionamiento del aire son las principales operaciones que lo conforman. PROCESO FERMENTATIVO (BIOREACTOR) Tras las operaciones de acondicionamiento y esterilización del medio de cultivo, este se introduce dentro del Bioreactor (Fermentador), que previamente será inoculado con un volumen igual al 10 % del volumen total del reactor y que anteriormente habrá sido pre inoculado por reactores de menor capacidad (pre fermentadores). Dentro del reactor, el inoculo necesitará estar en un medio rico en nutrientes, bien aireado y adecuadamente agitado para desarrollarse plenamente. Estos parámetros (aireación y agitación) son vitales en el desarrollo del microorganismo. Durante el ciclo fermentativo, de unas 24 horas de duración, el microorganismo se desarrollará hasta alcanzar la fase terminal, donde conseguiremos producir la máxima cantidad de producto. A lo largo del proceso, es necesario llevar a cabo un control exhaustivo de una serie de parámetros: la temperatura, la agitación, la aireación y el pH (entre otros). Gracias al control de estos parámetros incrementaremos la productividad del sistema. DOWNSTREAM PROCESSING En este bloque, se engloban todas las operaciones de separación y purificación del compuesto de interés y las operaciones de eliminación de residuos procedentes de la fermentación. Primeramente se eliminan las células muertas procedentes de la fermentación, a este conjunto también se le conoce como biomasa o “micelio”, mediante un proceso de filtración. Seguidamente, se eliminan las impurezas gracias a columnas de intercambio iónico. Finalmente, la cristalización del caldo junto con un proceso de centrifugación y secado conforman la etapa de purificación del producto. CONCLUSIÓN En los últimos años se ha incrementado el interés del ácido LGlutámico en la industria alimentaria. Especialmente en Estados Unidos y China, donde el creciente interés por su sal de Sodio, el Glutamato de Sodio o GMS (Monosodium Glutamate, MGS) reporta grandes beneficios a este sector. El alto valor añadido del producto que es (teniendo en cuenta los precios más bajos) de 34 €/Kg, junto con el bajo coste de la materia prima hace de este proyecto una acertada propuesta desde el punto de vista de la viabilidad económica. Durante la construcción, puesta en marcha y el funcionamiento de la planta se habrá de respetar la legislación vigente tanto a expensas de la seguridad como el respeto hacia el medio ambiente.