Biorreactores
Páginas: 48 (11943 palabras)
Publicado: 31 de mayo de 2011
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD
FERMENTACIÓN DE PULPA DE CAFÉ CON Penicillium commune A NIVEL LABORATORIO Y SEMI-PILOTO.
T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN BIOTECNOLOGÍA PRESENTA JOSÉ ISAÍAS NAVA VILLAGÓMEZ
DIRECTOR DR. GERARDO SAUCEDO CASTAÑEDA ASESORES: DR. ERNESTO FAVELA TORRES DR. SERGIO HUERTA OCHOADICIEMBRE DE 2003
La maestría en Biotecnología está incluida en el padrón de Posgrados de excelencia del CONACYT, y además cuenta con el apoyo del mismo Consejo, con el convenio 471-O/Maestría en Biotecnología.
A G R A D E C I M I E N T O S:
A los doctores Gerardo Saucedo, Ernesto Favela y Sergio Huerta por su apoyo en la dirección de este trabajo y por darme la oportunidad detrabajar en la Planta Piloto 4.
A toda la gente que ha estado y está en la Planta Piloto 4.
A mis super jefes: Carmen y Roberto, y a mis hermanos.
RESUMEN
Se evaluó las condiciones ambientales y el pre-tratamiento de pulpa de café para su fermentación en medio sólido con Penicillium commune a nivel semi-piloto.
El reactor semi-piloto utilizado tiene una capacidad máxima de aproximadamente26 Kg de pulpa húmeda. Cuenta con un sistema interno de mezclado formado por dos listones helicoidales. Las condiciones ambientales estudiadas fueron: humedad inicial, tamaño del inóculo y temperatura. También se estudió el efecto del pretratamiento térmico del sustrato, expresado como la energía recibida por Kg de pulpa. La producción de CO2 se utilizó como medición indirecta del crecimiento yel pH final como indicador de la degradación de cafeína. Se realizaron fermentaciones en el reactor semi-piloto con el siguiente intervalo de condiciones ambientales: humedad, 62.1-71.3%; tamaño del inóculo, 2.9 X106 - 9.2 X106 esporas por g de materia húmeda inicial; y temperatura inicial, 30-33 ºC. La pulpa recibió un tratamiento térmico de 5519-9597 KJ/Kg. Cuando estas condiciones se evaluaronen el reactor semi-piloto se favoreció preferentemente el crecimiento de la microflora original (principalmente Aspergillus) sobre el crecimiento de la cepa de Penicillium. Para superarlo se estudiaron estas condiciones ambientales a nivel laboratorio (columnas de fermentación de 100 g). Los valores seleccionados son los siguientes: humedad inicial 65%, concentración del inóculo 1X107 esporas/gmateria húmeda inicial y temperatura de incubación de 25 ºC. Los resultados sugieren que el tratamiento térmico no debe exceder un valor de 1272 KJ/Kg de pulpa, para evitar la inhibición del crecimiento de Penicillium commune. La temperatura óptima de geri
minación de las esporas de Penicillium commune es 25 ºC. Sin embargo, para el crecimiento del micelio se obtuvo 33.6 ºC como temperaturaóptima.
La segunda selección de condiciones ambientales permitió realizar fermentaciones a nivel semi-piloto sin presencia de contaminaciones. Se observo una alcalinización de la pulpa lo que sugiere la degradación de cafeína por parte del microorganismo. Los resultados obtenidos en fermentación estática indican un mejor crecimiento comparado con el obtenido a nivel laboratorio. El mezclado de lossólidos, después de la germinación de las esporas, redujo la temperatura de la pulpa y la producción de CO2. De esta forma, el estudio de la fermentación a nivel laboratorio permitió superar los problemas encontrados a nivel semi-piloto.
ii
ABSTRACT
The environmental conditions and the pretreatment of coffee pulp for solid-state Penicillium commune fermentation at semi-pilot scale werestudied.
The semi-pilot reactor used had a capacity of nearly 26 Kg of wet pulp, and an internal mixing system consisted of two helicoidal ribbons. The environmental conditions studied were: initial moisture, inoculum size and temperature. The effect of thermal pretreatment of substrate, expressed in terms of received energy per kg of wet pulp was also studied. The CO2 production was the...
UNIDAD IZTAPALAPA DIVISIÓN DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD
FERMENTACIÓN DE PULPA DE CAFÉ CON Penicillium commune A NIVEL LABORATORIO Y SEMI-PILOTO.
T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN BIOTECNOLOGÍA PRESENTA JOSÉ ISAÍAS NAVA VILLAGÓMEZ
DIRECTOR DR. GERARDO SAUCEDO CASTAÑEDA ASESORES: DR. ERNESTO FAVELA TORRES DR. SERGIO HUERTA OCHOADICIEMBRE DE 2003
La maestría en Biotecnología está incluida en el padrón de Posgrados de excelencia del CONACYT, y además cuenta con el apoyo del mismo Consejo, con el convenio 471-O/Maestría en Biotecnología.
A G R A D E C I M I E N T O S:
A los doctores Gerardo Saucedo, Ernesto Favela y Sergio Huerta por su apoyo en la dirección de este trabajo y por darme la oportunidad detrabajar en la Planta Piloto 4.
A toda la gente que ha estado y está en la Planta Piloto 4.
A mis super jefes: Carmen y Roberto, y a mis hermanos.
RESUMEN
Se evaluó las condiciones ambientales y el pre-tratamiento de pulpa de café para su fermentación en medio sólido con Penicillium commune a nivel semi-piloto.
El reactor semi-piloto utilizado tiene una capacidad máxima de aproximadamente26 Kg de pulpa húmeda. Cuenta con un sistema interno de mezclado formado por dos listones helicoidales. Las condiciones ambientales estudiadas fueron: humedad inicial, tamaño del inóculo y temperatura. También se estudió el efecto del pretratamiento térmico del sustrato, expresado como la energía recibida por Kg de pulpa. La producción de CO2 se utilizó como medición indirecta del crecimiento yel pH final como indicador de la degradación de cafeína. Se realizaron fermentaciones en el reactor semi-piloto con el siguiente intervalo de condiciones ambientales: humedad, 62.1-71.3%; tamaño del inóculo, 2.9 X106 - 9.2 X106 esporas por g de materia húmeda inicial; y temperatura inicial, 30-33 ºC. La pulpa recibió un tratamiento térmico de 5519-9597 KJ/Kg. Cuando estas condiciones se evaluaronen el reactor semi-piloto se favoreció preferentemente el crecimiento de la microflora original (principalmente Aspergillus) sobre el crecimiento de la cepa de Penicillium. Para superarlo se estudiaron estas condiciones ambientales a nivel laboratorio (columnas de fermentación de 100 g). Los valores seleccionados son los siguientes: humedad inicial 65%, concentración del inóculo 1X107 esporas/gmateria húmeda inicial y temperatura de incubación de 25 ºC. Los resultados sugieren que el tratamiento térmico no debe exceder un valor de 1272 KJ/Kg de pulpa, para evitar la inhibición del crecimiento de Penicillium commune. La temperatura óptima de geri
minación de las esporas de Penicillium commune es 25 ºC. Sin embargo, para el crecimiento del micelio se obtuvo 33.6 ºC como temperaturaóptima.
La segunda selección de condiciones ambientales permitió realizar fermentaciones a nivel semi-piloto sin presencia de contaminaciones. Se observo una alcalinización de la pulpa lo que sugiere la degradación de cafeína por parte del microorganismo. Los resultados obtenidos en fermentación estática indican un mejor crecimiento comparado con el obtenido a nivel laboratorio. El mezclado de lossólidos, después de la germinación de las esporas, redujo la temperatura de la pulpa y la producción de CO2. De esta forma, el estudio de la fermentación a nivel laboratorio permitió superar los problemas encontrados a nivel semi-piloto.
ii
ABSTRACT
The environmental conditions and the pretreatment of coffee pulp for solid-state Penicillium commune fermentation at semi-pilot scale werestudied.
The semi-pilot reactor used had a capacity of nearly 26 Kg of wet pulp, and an internal mixing system consisted of two helicoidal ribbons. The environmental conditions studied were: initial moisture, inoculum size and temperature. The effect of thermal pretreatment of substrate, expressed in terms of received energy per kg of wet pulp was also studied. The CO2 production was the...
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