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

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San José García, PabloDate
2014-11-01Department
Ingeniería Química y Tecnología de AlimentosAbstract
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.