La proteinización de materiales vegetales sólidos comestibles a través de bioconversión en fase sólida realizada por levaduras ya ha sido estudiada en varios trabajos en el Departamento de Biotecnología y Tecnología de Productos de Síntesis Bioorgánica, MGUPP [4, 7]. En este trabajo, se intentan comprender elementos que contribuyen a mejorar este proceso, sobre todo a la hora de implementar la producción industrial.
Para el cultivo de las levaduras se usaron vegetales sólidos triturados como sustratos. Se seleccionaron los tres sustratos celulósicos más productivos en proporción de masa: salvado de trigo, harina de pasto y trigo paja, y fueron usados como patrones para establecer modelos de fermentación en fase sólida de materias primas agroindustriales más prometedoras. Con el fin de aplicarlas como fuente de nutrientes en la creación de nuevos productos alimenticios, forrajes y fortificantes de los suelos de cultivo.
Para el cultivo de levaduras destinadas a enriquecer el medio de cultivo con sustancias orgánicas se propuso utilizar como sustrato para el medio nutriente la harina de perejil Sosnovsky presecado, el cual es una materia prima poco conocida para los procesos de fermentación de implementación reciente. Otros sustratos utilizados fueron salvado de trigo, harina de hierba y hogweed. Se prepararon medios nutritivos estériles heterogéneos líquidos en forma de suspensiones compuestas en 8% por material vegetal seco no hidrolizado.
Los cultivos en fase sólida se realizaron sobre difrentes sustratos vegetales nutritivos con un contenido de humedad del 50%. Estos sustratos contienen celulosa y se colocaron en cajas de Petri regados con agua de reservas de agar Sabouraud o lavados de cultivos líquidos en medios nutrientes heterogéneos con contenido vegetal sólido en suspención mencionados en el párrafo anterior. Como patrón de productividad se usó el cultivo de Pichia anomala 9a, aislado de leche materna ya estudiado en trabajos anteriores [4, 7, 226].
El origen de las cepas para fermentación en los sustratos mencionados fueron cultivos de levaduras puras en agar Sabouraud y los cultivos líquidos en suspención de plantas anteriormente mencionados. La fermentación en fase sólida fue llevada en sustratos estériles y no estériles, de los seleccionados por su elevada producción de biomasa.
La evaluación de la productividad de levaduras en todos los cultivos se realizó mediante el conteo directo de las células de levadura en una cámara de Goryaev después de una serie de disoluciones.
La tabla 20 muestra los conteos en sustratos comestibles de algunas levaduras del género Pichia, aisladas de productos vegetales y animales y cultivadas en la forma mencionada arriba, sobre sustatos heterogéneos.
En la Tabla 20 se puede observar que la productividad de la levadura del género Pichia de diferentes orígenes es bastante cercana entre sí. Sin embargo se observan regularidades bastante interesantes, que podrían ser aplicables en la bioconversión a niveles industriales de materias primas vegetales. El medio de cultivo heterogéneo muestra un rendimiento superior que el medio comercial Sabouraud. Siendo inclusive más barato. Ésto se puede explicar por la acumulación de importantes cantidades de endogluconaza durante el proceso de cultivo profundo de las levaduras, lo cual facilita el consumo de polisacáridos del medio sólido por las levaduras durante la etapa posterior. Hecho que ya ha sido destacado al analizar los resultados de estudios previos [4, 10, 11].
Las levaduras aisladas durante investigaciones anteriores y durante el desarrollo de la presente investigación han mostrado niveles altos de productividad también, lo cual no deja de suscitar especial interés. La tabla 21 muestra la productividad de las levaduras Pichia guilliermondii, aislada de sosnovsky hogweed, Pichia guilliermondii, aislada de harina de pasto y Pichia guilliermondii, aislada de leche de vaca, cultivadas en harina de paja, el cual se considera un sustrato muy pobre, en suspención al 8%. También se muestra la productividad de la levadura hogweed cultivada en suspención del 8% de harina de hierbas.
BP 1. Materias primas de entrada.
BP 1.1. Recepción y almacenamiento de materias primas de entrada.
Al recibir las materias primas se separan en lotes, y se colocan en un almacén en estanterías y palets. Cada lote debe cumplir los requerimientos y las normas GOST, OST, y TU, lo cual se verifica y se certifica por parte del departamento de control de calidad de la empresa. El salvado se verifica y después se almacena en silos y contenedores cerrados fuera de la planta.
BP 1.2. Control de calidad biológica de las materias primas.
La contaminación con microorganismos de los lotes de materia prima, como salvado, que se han recibido en el almacén se determina mediante análisis microbiológico.El material que no cumple con las normas es rechazado.
BP 1.3. Secado y triturado.
La materia prima inicia su proceso con el secado a una temperatura de 90 a 95 °C, hasta que se obtiene material con un contenido de humedad de 10%. Después se alimenta a un molino (Dp) en donde es triturado hasta obtener partículas de 3 a 7 mm de diámetro.
BP 2.1. Lavado y esterilización de equipos
Las instalaciones se lavan y vaporizan antes de ser usadas. Primero se llena el tanque principal con agua, luego el circuito de circulación. Después se enciende la bomba para que el líquido de limpieza circule por el circuito. Se calcula la cantidad necesaria para que el líquido de limpieza retorne desde el circuito de circulación hacia el tanque de circulación, entonces se alimenta el circuito con agua limpia hasta que aparece agua limpia en la salida del circuito en la alcantarilla justo antes del aparato de separación.
El proceso de lavado se verifica bajo las siguientes especifiaciones:
1. Temperatura del agua : 15 ℃;
2. La duración del proceso es de 30 minutos.
Alterminar el proceso se apaga la bomba y se drena el agua que queda en la instalación. Despúes se vaporiza el dispositivo con vapor a 0.3-0.4 MPa y se drena el agua condensada por la alcantarilla. Antes de dar por terminado el proceso se evalúa el aire dentro del aparato usando analizadores de gas, para que la concentración de CO2 y otros productos volátiles no sobrepase los niveles especificados.
BP 2.2. Comprobación de la hermeticidad del equipo.
Después del lavado y vaporizado de los contenedores principales y el circuito de circulación, se enfría la planta, la presión se reduce a cero y se revisan las válvulas. Después se eleva la presión con aire comprimido a 0.20-0.25 MPa y se buscan fugas con agua jabonosa en las junturas. Por último se buscan fugas en el circuito con vapor. El filtro de aire y la instrumentaición de medición se revisan también por fugas.
El filtro de aire grueso se revisa después de cada llenado y antes de la esterilización. La hermeticidad se comprueba con un detector de fugas de halógeno o solución jabonosa. Si hay huecos se deben reparar y comprobar de nuevo la hermeticidad. La hermeticidad del filtro es aceptable si la sobrepresión de 0,25 MPa se mantiene constante durante 30 minutos. El filtro de refresco se esteriliza con vapor en la boquilla de la camisa a 135 °C durante dos horas.
Después se cambia la presión del vapor de esterilización a P = 0.2 MPa, y se continúa suministrando a la boquilla de la camisa. La boquilla se seca con aire caliente hasta que el aire sale seco por la salida del filtro.
BP 3.2. Limpieza de aire
Durante el proceso de cultivo, que se realiza en una cámara separada y aislada, el cultivo se airea con aire estéril acondicionado con presión de 0.01 - 0.03 MPa ideal para satisfacer las necesidades de oxígeno de los microorganismos y eliminar los residuos. El aire ambiental se ingresa en una lumbrera 5 metros por encima del edificio.
El aire entra en el filtro y en la etapa inicial se eliminan la mayor parte de las partículas de polvo con diámetros de entre 5 y 10 micrones.
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