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BIOTECNOLOGÍA SEXTO 22 de octubre de 2013
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA METROPOLITANA DE PUEBLA
DRA:
ITZAMNÁ BAQUEIRO PEÑA
ALUMNA:
MARÍA FERNANDA DEL POZO GONZÁLEZ
CARRERA:
INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA
FECHA:
22/11/13
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Revisión Científica: Electrodos en Fermentación Láctica, Apuntes de Biotecnología
Una revisión científica sobre el uso de electrodos en el proceso de fermentación, con un enfoque específico en su aplicación en el proceso láctico. El texto aborda el proceso de fermentación, las consideraciones importantes en el diseño de un bioreactor, la importancia de la aireación y agitación, el control de pH y oxígeno disuelto, y el uso de electrodos selectivos de iones y sensibles a gases para determinar la concentración y actividad de diferentes especies químicas en la leche. Además, se presentan algunos métodos de medición de la calidad de la leche y los tipos de electrodos más utilizados en la industria.
Tipo: Apuntes
2020/2021
1 / 14
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA METROPOLITANA DE PUEBLA
DRA:
ITZAMNÁ BAQUEIRO PEÑA
ALUMNA:
MARÍA FERNANDA DEL POZO GONZÁLEZ
CARRERA:
INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA
FECHA:
Objetivo: Hacer una revisión científica sobre la operación de electrodos para la determinación de variables de proceso en diferentes productos de fermentación. Introducción: El proceso de fermentación es un proceso unitario que consiste en la descomposición de azúcares contenidos en sustancias llamadas sustrato por medio de enzimas que son producidas por microorganimos obteniéndose uno o varios productos Un proceso de fermentación típico es esencialmente un proceso que se lleva a cabo en un recipiente llamado fermentador o en general, bioreactor, mediante el cual determinamos sustratos que componen el medio de cultivo son transformados por acción microbiana en metabolitos y biomasa. El microorganismo va aumentando en su concentración en el transcurso del proceso al mismo tiempo que el medio se va modificando y se forman productos nuevos como consecuencia de las actividades catabólicas y anabólicas. Los dos fenómenos crecimiento y formación de producto, tiene lugar durante el desarrollo del proceso simultáneamente o no según los casos ( Quintero , 2004). Un proceso fermentativo consiste en unir un medio de cultivo que contienen nutrientes con un microorganismo dado, en un ambiente optimo (fermentador) donde se establecen condiciones experimentales adecuadas (pH, temperatura, agitación, etc.) para obtener finalmente el producto deseado biomasa, metabolitos, enzimas con el mayor rendimiento ( Quintero , 2004). Un biorreactor es un dispositivo biotecnológico que debe proveer internamente un ambiente controlado que garantice y maximice la producción y el crecimiento de un cultivo vivo; esa es la parte biológica. Externamente el biorreactor es la frontera que protege ese cultivo del ambiente externo: contaminado y no controlado ( Salas , 2011).
este modo miles de pequeñas burbujas de aire, desde las cuales difunde el O 2 hacia el seno del líquido. El sistema de agitación se completa con 4 o 6 deflectores que tienen por finalidad cortar o romper el movimiento circular que imprimen las turbinas al líquido, generando de este modo mayor turbulencia y mejor mezclado. El tanque está rodeado por una camisa por la que circula agua, lo que permite controlar la temperatura ( Ertola , 2006 ) Fig. 1. Bioreactor de tanque agitado ( Gonzalez , 2000) Biorreactor de aireación El mismo aire inyectado promueve la agitación. Básicamente consiste en dos cilindros concéntricos por ejemplo en el interior, se inyecta aire. De este modo se genera una circulación de líquido ascendente en el comportamiento interno y descendiente en el externo, lo que favorece el mezclado. Este bioreactor contiene un electrodo que es un sensor que mide la concentración de oxígeno disuelto en el medio líquido en equilibrio con el gas. El material de su construcción debe ser acero inoxidable y su especificación es por la longitud de inmersión (H) y diámetro del electrodo con este bioreactor se puede fermentar (leche, cerveza, vino etc.) y es muy utilizado en las industrias ( Ertola , 2006 ).
Fig.2. Biorreactor de aireación ( Ertola , 2006 ). La fermentación de la leche como medio de conservación es conocida desde hace siglos y se trata de un bioproceso. La leche recogida de las manadas, se coloca en un lugar caliente hasta su coagulación resultando, de la producción del ácido láctico por la microflora natural. Las primeras producciones de yogurt datan desde
- La fermentación láctica es un proceso complicado, que implica el uso de varios productos y poblaciones bacterianas, cuyas evoluciones e interacciones aún no está bien caracterizada del todo. Durante la conversión de la leche en yogurt, la lactosa es la primera en transformarse en glucosa y galactosa, esto se debe al ácido láctico y al crecimiento simbiótico de dos bacterias termófilas lácticas: Estreptococos thermophilus y Lactobacillus bulgaris ( Hernandez , 2000)
langfil y viili) o por iniciadores termófilos ( Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus y/o Bifidobacterium bifidum ) ( FAO , 2011). . B) Según el contenido graso: puede ser enriquecida, entera, semidesnatada o desnatada ( FAO , 2011). C) Según la concentración de la leche: hay diferentes tipos de yogur, en función de la concentración de la leche que se utiliza en la elaboración ( FAO , 2011). Algunas leches fermentadas se caracterizan por un cultivo específico utilizado para la fermentación. Las leches fermentadas son un grupo de alimentos precursores en ofrecer estas características saludables, siendo claros exponentes dentro de los alimentos funcionales además de básicos para una alimentación saludable, lo que les hace productos de consumo habitual ( Pérez Cabreja , 2010) APLICACIÓN DE ELECTRODOS EN EL PROCESO LÁCTICO Mencionadas anteriormente algunas características y variables de la leche fermentada, cabe mencionar que las más importantes son el control de pH y de oxígeno disuelto, para garantizar la calidad del producto. El pH es un indicador fundamental de la calidad y la seguridad de los alimentos. Para garantizar que se han cumplido los estándares de calidad, los productores miden el pH regularmente ( Alais , 1985). Con el electrodo de pH apropiado, la productividad en la industria láctea aumenta fácilmente: para comprobar la calidad de la leche, para controlar la maduración del queso o para supervisar la fermentación del yogurt. Los electrodos con pH simplifican al máximo las comprobaciones de calidad de los alimento (Alais, 1985). El pH la leche es de aproximadamente 6.8.en procesos como la esterilización, el pH se comprueba porque un valor más bajo contribuye a acelerar el proceso. Sin
embargo, uno nivel bajo de pH puede indicar que el animal sufrirá infección con presencia de leucocitos, como mastitis ( Alais , 1985). Fig 4. Electro de PH ( Alais , 1985). Los electrodos selectivos de iones y sensibles de gases permiten determinar, de forma rápida y fácil la concentración y la actividad de una gran variedad de iones y gases disueltos. Medir la concentración de iones es fundamental para una amplia gama de aplicaciones como el contenido de calcio en la leche ( Harris , 2007) Fig 5 electrodo selectivo ( Harris , 2007) La medición del contenido de oxígeno de la leche forma parte de la serie de nuevos métodos de apreciación de la calidad higiénica de la esta. Para ellos se pueden utilizar diferentes analizadores polalográficos de electrodos metálicos. Se
Fig.8 Sonda especial (Alais, 1985). Sonda especial para el control directo del pH en los bidones de leche, con cadencia rápida en el andén de recepción Fig. 9 Electrodo de oxígeno disuelto Las concentraciones de OD en aguas naturales dependen de las características fisicoquímicas y la actividad bioquímica de los organismos en los cuerpos de agua. La importancia del uso de electrodos dentro de un proceso de fermentación, radica en que, este proceso conlleva ciertos cambios físicos, químicos y biológicos, que afectan directamente al producto, es decir el pH, oxígeno disuelto, temperatura, contaminación etc. Por eso es importante automatizar el uso de electrodos en el proceso y controlar todas las variables que estén involucradas en el bioproceso ( Pérez Cabreja , 2010). Existen diferentes métodos por los cuales se puede sensar o analizar la calidad de la un lácteo fermentado, en este trabajo se presentaron algunas de las principales
y los tipos de electrodos más usados en la industria o en un bioreactor pequeño. Pues siempre es de suma importancia llevar a cabo diferentes análisis y usar el electrodo con el material de electrodo de referencia y de trabajo más adecuado para el producto que se va a analizar, pues en este caso se trata de un alimento, que lleva un régimen más estricto de calidad BIBLIOGRAFÍA Alais, C. (1985). Ciencia de la leche. España: Reverte, S.A.