fermentacion, alcoholica cevada
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Fermentaciones Dra. Yenizey Merit Alvarez
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Es el espacio físico donde se realizará los procesos
bioquímicos por parte de una especie microbiana.
* superficie o estacionario.
* sumergidas de lecho empacado o dinámico.
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Disponibilidad de nutrientes (C y N)
pH del sustrato
Temperatura de incubación
Disponibilidad de oxígeno
Fase de crecimiento del microorganismo
Presencia de microorganismos competidores
“Rendimiento de la fermentación”
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Fermentación discontinua (batch) 1. Sistema cerrado
2. Adición de oxígeno, agente antiespumante y ácidos o bases
3. Tiene una cantidad limitada de medio
4. Se interrumpe al final de la fase logarítmica (metabolitos primarios) o antes de
que comience la fase de muerte (metabolitos secundarios)
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La concentración de biomasa por unidad de
tiempo es:
x – XR = γs (SR – s)
x = concentración celular en un tiempo t
XR = inóculo o concentración celular inicial
γ = rendimiento para el substrato limitante (g de biomasa por g de
substrato consumido)
s = concentración de substrato en el tiempo t
SR = concentración inicial de medio
Ys = dN/dS
μ = (dN/dt)/N
(dN/dt)/N = Ys (dS/dt)/N
μ = Ys qs
«tasa específica de consumo de substrato»
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Fermentación continua
Crecimiento en un sistema abierto se realiza un suministro constante de
nutrientes se realiza una eliminación continua de
residuos
Mantiene las células en fase logarítmica/exponencial a una concentración constante de biomasa durante largos periodos de tiempo
Esto se logra empleando un sistema de cultivo continuo Quimiostatos Turbidostatos
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La concentración de biomasa viene dada por:
x’ = γ SR -
Ks·D
μmax - D
X’ = concentración de biomasa en un estado estacionario
γ = rendimiento para el substrato limitante (g de biomasa por g de
substrato consumido)
Ks = constante inicial
SR = concentración inicial de medio
D = velocidad específica de crecimiento (μ)
μmax = velocidad máxima de crecimiento
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Quimiostato
1) La velocidad a la que se añade el medio fresco al cultivo es igual que
la velocidad a la que se elimina el medio del cultivo
2) La rapidez de crecimiento depende del tipo de nutriente limitante
D = f/V
f es la velocidad de flujo (ml h-1)
V el volumen del recipiente en ml
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Turbidostato
1. Regula el flujo de medio de cultivo fresco al recipiente del cultivo de
forma que se mantiene una turbidez o densidad celular constante
2. La velocidad de dilución es variable
3. No hay nutrientes limitantes
4. Funciona mejor a elevadas velocidades de dilución
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DILUCIÓN CRÍTICA (Dc)
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VENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO SOBRE EL CULTIVO POR LOTES:
Opera por periodos largos; tiempos muertos bajos
Costos de operación y trabajo bajos
El cultivo se mantiene con coeficientes de crecimiento constantes
Crecimiento balanceado, composición celular constante
Generación de biomasa constante como productividad y conversión
Volumen de reactor reducido en comparación a la productividad similar en proceso por lotes
DESVENTAJAS DEL CULTIVO CONTINUO SOBRE EL CULTIVO POR LOTES:
Alto costo por alta calidad de equipos y accesorios
Requiere gran reservorio para almacenamiento de medio (sustrato)
Esterilización continuada, separación continuada de producto y niveles de purificación
Biosensores sofisticados y automatización computarizada para operación óptima
Se incrementa el riesgo de contaminación debido a la amplia operación
Posibilidad de mutación, incremento de FAGOS por los cambios genéticos debido a la presencia de plasmidos
La conversión total de sustrato exige sistema de multiniveles, inmovilización celular o recirculación celular que encarece el costo de operación.
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rendimiento biomasa:
rendimiento en producto:
rendimiento del sustrato:
Y p/x = dP
dX
RENDIMIENTOS:
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METABOLITOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
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L-glutamato L-aspartato y alanina Glicina L-cysteina
L-triptófano+L-histidina
Aspartame (a partir de L-fenilalania+L-aspártico) L-lisina
DL-Metionina
Aminoácido Producción aual en el mundo (Tm)
Aminoácidos utilizados en la industria alimentaria
Usos
Reforzar el sabor, ablandador de la carne Enriquecer el sabor Mejora del sabor, Partida para síntesis orgánicas Mejora calidad Antioxidante Antioxidante, evita enranciado; aditivo nutritivo
Edulcorante bajo en calorias
Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo Aditivo nutritivo
Finalidad
370.000 5.000 6.000
700
400
7.000
70.000
70.000
Varios alimentos Zumos de frutas Alimentos edulcorados Pan Zumos Varios alimentos Leche en polvo Bebidas refrescantes
Pan (Japón). Piensos Productos de la soja y Piensos.
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CULTIVOS INICIADORES (Starters)
Son microorganismos viables adicionados a los
alimentos o a un sustrato para mejorar su calidad o
aumentar su aceptabilidad. Cultivos puros o mixtos
de cepas de M.O. seleccionados, con una actividad
enzimática y que son adicionados en cantidades
definidas para producir una transformación deseable
en el sustrato.
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CARACTERISTICAS
Especie
Número de microorganismos
Actividad
Ausencia de otros microorganismos
Apatogenicidad
Mesofilos
Homofermentativo (bacterias lacticas)
Halo y nitrito tolerantes (para carnes)
Preferentemente no lipoliticas, ni proteolíticas.
Inexistencia de toxinas.
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Los cultivos iniciadores “starters”
Inducen cambios en las propiedades de los
alimentos,
• Modificación en la textura
• La conservación,
• El desarrollo de aromas
• La mejora nutricional.
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PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS CULTIVOS
INCIADORES
• Industrias lácticas
• Industrias cárnicas
• Industrias panificadoras
• Industrias conserveras de vegetales
• Fermentación de bebidas alcohólicas
• Producción de alcohol industrial.
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IMPORTANCIA DEL SUSTRATO
Debe ser un sustrato industrial inócuo.
Abundante dependiendo de la región
Económicamente viable
Inducir a la producción del M. O. o de un metabolito
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MATERIAS PRIMAS COMO SUSTRATO:
De origen animal:
Carne de res
Corazón de res
Cerebro de ternera o res
Hígado, Sangre, Gelatina, Caseína
Pescado.
De origen vegetal
Soya, (harina de soya)
Papa (harina de papa y papa dulce)
Maíz (hanias de maíz)
Malta (harina de cebada malteada)
Tomate
Trigo (harina de trigo)
Arroz (harinas de arroz y derivados de cascarilla)
Guisantes
De origen microbiano
Levadura de panadería
Levadura de cerveza.
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