Diseño de las etapas de fermentación y de acondicionamiento de la materia prima para la producción de SCP

Abstract

Desde la antigüedad, tanto en las culturas de Oriente como en Occidente, los microorganismos han sido utilizados para transformar o producir alimentos y de esta forma han sido siempre parte de la dieta del hombre y los animales. El hombre ha consumido microorganismos presentes en alimentos fermentados desde hace siglos y más recientemente se ha empleado para consumo animal microorganismos derivados de la producción de cerveza y de bebidas alcohólicas. Pero el alto coste de su producción sólo es competitivo en ciertas circunstancias con respecto de las proteínas de origen vegetal. Los microorganismos crecen rápidamente, lo cual es una de las razones más importantes para su interés en su producción industrial. El término SCP (single cell protein) es el utilizado para describir a la proteína obtenida a partir de células microbianas tales como levaduras, bacterias, algas y hongos filamentosos, las cuales pueden ser crecidas con diferentes fuentes de carbono. El término es en cierto modo engañoso, ya que lo que se produce no es normalmente una proteína única, sino células tratadas de distintas formas a partir de una variedad de microorganismo. El mercado principal de este material celular microbiano va dirigido principalmente a usarlo como alimento o pienso (para ganado y para consumo humano), ya que puede considerarse como un suplemento de proteína debido a su alto contenido en aminoácidos esenciales. El interés por la producción de SCP es creciente debido a la escasez de proteínas a nivel mundial. En los países desarrollados, los altos niveles de vida han originado una creciente demanda de proteínas de alta calidad para piensos compuestos (estos son preparados para satisfacer todos los requerimientos nutricionales del animal). La producción de SCP podría ser una alternativa válida a algunas de las fuentes tradicionales, reduciendo así el flujo de soja, harina de pescado y cereales hacia la alimentación animal. Los microorganismos que pueden ser utilizados para la producción de SCP son las algas, levaduras, bacterias y hongos Con respecto a la selección del microorganismo, se va a trabajar con la levadura Candida utilis. En cuanto al sustrato a utilizar, aunque la atención inicial se centró en hidrocarburos y derivados del petróleo recientemente se ha derivado hacia recursos renovables como residuos agrícolas y subproductos industriales. En este proyecto se ha utilizado como sustrato el orujo de uva, principal deshecho de la industria vitivinícola. En muchos casos los sustratos requieren de un pretratamiento físico, químico o enzimático previo a la fermentación. Los residuos agrícolas forestales, por ejemplo deben ser hidrolizados a azúcares simples o sometidos a una deslignificación parcial para que puedan ser fácilmente accesibles a los microorganismos. Los principales sustratos utilizados son alcanos, alcoholes y carbohidratos. El objetivo del presente proyecto es el diseño de la etapa de fermentación para la producción de SCP (single cell protein) utilizando como microorganismo la levadura Candida utilis. También se realizará el diseño de la etapa de acondicionamiento de la materia prima. Se utilizará como sustrato de alimentación una disolución rica en azúcar obtenida a partir de una extracción de orujo de uva con agua. Se ha trabajado a escala planta piloto, con un régimen de trabajo en continuo, para obtener una producción de 18 gramos de materia seca/L. Con respecto a los datos básicos en el diseño del fermentador del presente proyecto podemos hacer el siguiente resumen de datos: Datos básicos de proyecto: - Presión de diseño → P = 3,5kg / cm2 - Temperatura de diseño → T T C operación 20º max . = + → T = 141ºC - Tipo de material → Acero inoxidable AISI 316L. Resistencia a la tracción de 5690 kg/cm2 Límite elástico de 2386 kg/cm2 - Corrosión máxima admisible → c = 1,5mm - Cargas debidas al viento → Factor no considerado. - Cargas debidas a seísmos → Factor no considerado. - Eficiencia de soldadura → E = 0,85 - Tensión máxima admisible a la temperatura de diseño → s = 836,7kg / cm2