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Diseño de un proceso continuo para la obtención de lactoproteinas



    1. Lista de abreviaturas y
      símbolos
    2. Glosario
    3. Marco
      teórico
    4. Resultados
    5. Conclusiones
    6. Referencias
      bibliográficas
    7. Anexos

    LISTA
    DE ABREVIATURAS Y SIMBOLOS

    Símbolo o
    Abreviatura Significado

    % Porcentaje

    °CGrados Celsius

    T. Temperatura

    °BxPorcentaje Grados Brix

    L. Lactobacillus

    pHPotencial de Hidrogeno

    μ Micrones

    Gr.Gramos

    Mg.Miligramos

    DBODemanda Bioquímica
    de Oxigeno

    Mg/Lt Miligramos por Litro (Unidad de
    Medida)

    DtDaltons

    NaClCloruro de Sodio

    InPulgadas

    RNúmero de Reynolds

    NTKCantidad de Nitrógeno

    NaOH Hidróxido de Sodio

    STSólidos Totales

    H2SO4Ácido Sulfúrico

    VVolumen

    PPresión

    HAltura

    DDiámetro

    mmHg Milímetros de Mercurio

    Densidad

    g Gravedad

    NNormalidad

    GLOSARIO

    Deflector: Mecanismo utilizado para desviar la
    dirección de un fluido.

    Digestor Bucher : Aparato usado para la
    determinación del porcentaje de proteinas en un
    alimento.

    Flora Intestinal: Cantidad natural de
    microorganismos presentes en el tracto intestinal.

    Heterofermentación: Obtención de
    varios productos del
    proceso de fermentación.

    Homofermentación: Obtención de un
    solo producto del
    proceso de fermentación.

    Medrar: Proceso de crecimiento de microorganismos
    y plantas.

    Microaerofilo: organismo que requiere poca
    cantidad de oxigeno para
    su metabolismo.

    Pleomorfismo: Formas irregulares de un microorganismo.

    Serpentín: sistema de
    tuberías que transporta alguna clase de
    liquido o gas.


    INTRODUCCION

    La utilización de la leche siempre
    ha sido una de las formas más antiguas para el ser humano,
    ya que se obtiene directamente de las glándulas mamarias
    de las hembras de los mamíferos.

    A partir del procesamiento de la leche se obtienen una
    gran variedad de productos y subproductos dentro de los cuales
    encontramos el suero dulce de quesería. Este elemento a
    pesar de ser rico en nutrientes para el ser humano, no se ha
    desarrollado una tendencia muy marcada para su utilización
    y aprovechamiento en pos de la salud, desperdiciando
    entonces los altos niveles de proteínas
    que en ellos se guarda, por el contrario esta siendo desechado de
    manera descontrolada, causando además una contaminación ambiental.

    Estos factores influyeron en la realización del
    proyecto,
    utilizando una técnica de obtención de
    proteínas llamada Biotecnología, los cuales son utilizados
    primordialmente para procesos
    dentro de la industria
    farmacéutica y tratamiento de aguas residuales.

    La combinación de procesos con bioreactores y las
    facultades fermentativas de algunos microorganismos como el
    Lactobacillus Acidophillus permitirá obtener el
    máximo rendimiento en la producción de lactoproteínas
    encontradas en el suero dulce de quesería,
    proteínas como Lactoalbumina y la Lactoglobulina cuyo
    contenido de aminoácidos esenciales azufrados (cisteina y
    metionina) las hacen un factor importante para la nutrición
    humana.

    Por otra parte, los bioreactores son un sistema que
    permite realizar un intercambio de masa entre los productos que
    van a mezclarse y la biomasa que se encuentra dentro del
    bioreactor. Estos bioreactores pueden ser tanques o recipientes
    de acero inoxidable,
    conformados por un eje vertical que produce una mezcla completa y
    homogénea de los elementos dentro del mismo, bien sea con
    flujos radiales, axiales o rotativos (este factor depende del
    tipo de reacción que se busque dentro del
    proceso).

    El bioreactor puede ser diseñado acorde a las
    necesidades establecidas para la reacción, se puede
    incluir elementos para el mezclado, termostatización,
    suministro de oxigeno, entrada para adición de nutrientes,
    control de
    pH, etc. Para
    el diseño
    de los birreactores se debe tener en cuenta además de la
    velocidad de
    reacción, la tasa de transferencia de oxigeno, debido a
    las características de baja solubilidad del oxígeno
    en un medio liquido. Este factor puede convertirse en un
    limitante para el desarrollo y
    crecimiento de los microorganismos.

    Los microorganismos que utilizaremos son del genero
    Lactobacillus y particularmente de la especie
    Lactobacillus Acidophillus. Los lactobacillus son
    bacillos microaerofilos, positivos a la tinción de Gram y
    negativos ante la prueba de la Catalasa, estos organismos son
    formadores de ácido láctico al momento de fermentar
    los azucares presentes en el medio, pueden ser de dos
    tipos:

    Los homofermentativos que solo producen ácido
    láctico como resultado de su metabolismo dentro de los
    cuales encontramos el Lactobacillus Caucasicus, Lactobacillus
    Bulgaricus, Lactobacillus Lactis, Lactobacillus Acidophillus y
    Lactobacillus Delbruekii.

    Los heterofermentativos que, además de
    ácido láctico, producen dióxido de carbono,
    etanol y otra serie de productos volátiles, tienen la
    facultad de crecer a temperaturas elevadas mayores de 45 °C,
    entre los Bacilos heterofermentativos tenemos al Lactobacillus
    Fermenti


    MARCO TEORICO

    GENERALIDADES DE LA LECHE.

    La leche es un alimento que contiene una serie de
    nutrientes necesarios para el desarrollo y crecimiento tanto de
    los animales como de
    los seres humanos y primordialmente para los recién
    nacidos. La leche en si es una emulsión de aceite en
    agua que
    contiene de 3.5 a 4 % de grasa y dentro de la fase grasosa
    podremos encontrar vitaminas
    liposolubles, fosfolípidos, carotenoides y colesterol,
    mientras que en la fase acuosa se albergan las proteínas,
    sales minerales, el
    azúcar
    de la leche y las vitaminas hidrosolubles. La composición
    exacta de la leche puede variar de acuerdo a factores como la
    raza del animal, la alimentación e
    inclusive el momento del ordeño.

    De los componentes de la leche, la grasa se presenta en
    forma de gotitas con diámetros entre 5 y 10 μ, y esta
    emulsión, que es estable, confiere a la leche una mayor
    viscosidad,
    los triglicéridos de la grasa de la leche contiene varios
    ácidos
    grasos combinados, sin embargo, relativamente pocos están
    presentes en cantidades significativas, entre los cuales tenemos
    el Acido Butílico, Acido Laurico, Acido Linoleico y Acido
    Linolenico presentes como ácidos grasos
    poliinsaturados.

    De las proteínas de la leche podemos decir que se
    dividen en dos grupos
    principales: el complejo caseinico que se encuentra en la leche
    en estado
    coloidal y las proteínas séricas. En una leche
    normal el contenido medio de proteínas es de 30-35 gramos
    por litro, lo que representaría el 95 % del
    Nitrógeno Total de la leche

    La caseína es el compuesto proteico de mayor
    abundancia en la leche, que esta constituida por cadenas de
    aminoácidos que forman una molécula de ella. Una
    molécula de caseína esta formada aproximadamente
    por el 40 % de -caseína, un 35 % de
    ß-caseína, el 15 % de caseína κ y el 10
    % restante esta conformado por componentes
    minoritarios.

    La caseína presenta cuatro variantes cuyas
    funcionalidades son utilizadas en la elaboración de quesos
    y producción de los olores y sabores
    característicos de este, gracias a la capacidad de
    hidrolización de las cadenas de aminoácidos que la
    conforman.

    Características del Suero Dulce de
    Quesería
    .

    La composición del suero dulce de quesería
    varía de acuerdo con el tipo de queso elaborado, y por lo
    tanto el contenido de proteínas, sales, ácidos
    grasos, etc. Los sueros procedentes de la elaboración de
    quesos blandos son mas ácidos que los sueros obtenidos
    durante el corte de la cuajada de los quesos
    texturizados.

    El suero de leche es un subproducto que contiene muchos
    de los componentes de la leche lo que lo convierte en un elemento
    altamente contaminante para los cuerpos de agua cercanos a la
    planta de producción, la demanda
    bioquímica de oxigeno, DBO5 es de 107.708 mg/Lt (resultado
    de una prueba realizada en el laboratorio)
    causada principalmente por la lactosa o azúcar de la
    leche. Como el tratamiento de este subproducto no es
    económico se han desarrollado técnicas
    para su procesamiento tales como su deshidratación,
    producción de refrescos, alcoholes y
    conversión del azúcar en ácido
    láctico, el cual es un valioso producto tanto para la
    industria alimenticia como para la industria
    farmacéutica.

    Proteínas del Suero Dulce.

    Las sustancias nitrogenadas que encontramos en el suero
    dulce son principalmente la β lactoglobulina y
    la α lactoalbumina. Estas proteνnas
    constituyen aproximadamente un 20 % del total de la
    proteína láctea, son mas hidratadas que la caseina
    y su composición en aminoácidos es muy diferente a
    estas, contiene menos ácido glutámico y prolina
    pero son mas ricas en aminoácidos azufrados (cisteina y
    metionina), además la α lactoalbumina contiene
    importantes cantidades de triptofano. La molécula de
    β lactoglobulina no sufre modificaciones en su
    conformación estructural cuando varia el pH, lo que denota
    una estructura
    compacta, globular, estable en la cual están incluidos los
    grupos ionizados, un estudio similar arrojó los mismos
    resultados sobre la α lactoalbumina.

    β Lactoglobulina.

    Esta proteína posee una estructura tridimensional
    cuya secuencia esta conformada del 10 al 50 % por hélices
    α, del 20 al 30 % por dobles enlaces β,
    del 50 al 60 % de curvas β y de estructuras no
    ordenadas. La reparticiσn de los residuos no
    polares, polares e ionizados es uniforme, los residuos
    hidrófobos están ubicados en el seno de la
    molécula, lo que limita su interacción con otras moléculas
    proteicas. Sin embargo, las moléculas de β
    lactoglobulina pueden asociarse con otras dependiendo del pH del
    medio así: A pH 6.6 se convierten en dímeros, estos
    se polimerizan en octameros cuando el pH varia de 5.2 a 3.5;
    cuando el pH es muy bajo la proteína se
    monomeriza.

    La β lactoglobulina esta conformada por 162
    aminoαcidos y una masa molar de unos 18.000
    Dt, con 5 Cisteinas que le permiten crear puentes disulfuros (
    s-s- ) intra o intermoleculares, que permiten la estabilidad de
    los dimeros. La presencia simultánea de dos uniones
    disulfuros y de un grupo Tiol
    libre genera una estructura espacial rígida, este grupo
    tiol puede estar ubicado entre los residuos 119 y 121; uno de los
    enlaces disulfuro estaría ubicado entre los residuos Cis
    66 y Cis 16, y el segundo entre los residuos Cis 106 y Cis
    119.

    Esta proteína hace parte de los nutrientes
    esenciales para la salud humana que contribuyen a un mejor
    desempeño de los procesos
    metabólicos que tiene lugar dentro del
    organismo.

    En la Figura No. 1 se muestra la
    estructura primaria de la β Lactoglobulina.

    α Lactoalbumina.

    Esta proteína presente en una cantidad aproximada
    de 0.7 gr/Lt en el suero dulce, al igual que la β
    lactoglobulina, es una proteína globular, posee 123
    aminoacidos de
    los cuales ocho (8) son Cisteinas que forman cuatro uniones o
    puentes disulfuros que la asemeja a la estructura tridimensional
    de la lisosima.

    Su papel esencial es el de intervenir en la síntesis
    de la lactosa al modificar la actividad de la enzima
    galactosiltransferasa que une la U.D.P.-Galactosa a la glucosa, como
    no existe un grupo Tiol libre, laα
    lactoalbϊmina es poco susceptible para
    participar en cambios de enlaces disulfuros, salvo a altas
    temperaturas como continuación de la ruptura de enlaces
    naturales. La figura No. 2 muestra la estructura básica de
    la  Lactoalbumina.

    Esta proteína tiene un valor
    biológico importante para el desarrollo de todas las
    funciones
    primordiales de desarrollo del ser humano dentro de su
    nutrición.

    DETERMINACIÓN DE LOS
    MICROORGANISMOS

    Definitivamente para el procesamiento de productos
    lácteos
    los mejores organismos existentes son los Lactobacillus
    gracias a sus características de usar la lactosa presente
    en la leche o sus derivados como su principal fuente de carbono
    para producir energía en su metabolismo. Las bacterias
    lácticas usan la energía para transferir la lactosa
    o azúcar de la leche a través de su membrana
    celular, la lactosa es metabolizada en ácido
    láctico y algunas especies también en ácido
    acético, etanol y dióxido de carbono.

    Lactobacillus

    Son bacilos microaerófilos, gram positivos y
    catalasa negativos, estos organismos forman ácido
    láctico como producto principal de la fermentación
    de los azúcares. Los lactobacillus
    homofermentativos dan lugar a ácido láctico como
    producto principal de fermentación. Este grupo está
    integrado por Lactobacillus Caucasicus, Lactobacillus
    Bulgaricus, Lactobacillus Lactis, Lactobacillus Acidophilus y
    Lactobacillus
    Delbrueckii. Los Lactobacillus
    heterofermentativos producen además de ácido
    láctico, dióxido de carbono, etanol y otros
    productos volátiles; Lactobacillus Fermenti es
    heterofermentativo y es capaz además, de dar buen
    crecimiento a temperaturas elevadas (45 ºC,).

    Morfológicamente, algunos bacilos son bastones
    delgados y largos; otros son algo parecidos al colibacilo, pero,
    al contrario de este, todos son grampositivos. Casi todos son
    inmóviles, pero se han señalado
    excepciones.

    Muchos cultivos muestran una forma diplobacilar
    característica. Frecuentemente los cultivos viejos
    muestran un considerable pleomorfismo.

    Los lactobacillus son microaerófilos o
    anaerobios, pero después de cultivos continuos, algunas
    cepas pueden desarrollarse en presencia de aire. Sus
    necesidades nutritivas son complejas, y la mayor parte de las
    cepas no puede cultivarse en los medios
    nutritivos ordinarios, a menos que se enriquezcan con glucosa y
    suero. Las necesidades individuales de aminoácidos
    varían de 2 a 15; en general, se requiere piridoxina,
    tiamina, riboflavina, biotina, ácido fólico y
    ácido nicotínico, variando las necesidades en cada
    caso. Estos requerimientos nutritivos variados tienen
    aplicación práctica en técnicas de
    dosificación microbiológica de vitaminas y de
    algunos aminoácidos, para los cuales son mas sensibles que
    los métodos
    químicos disponibles. En concentración adecuada,
    hay cierta relación definida, incluso lineal, entre la
    concentración de vitamina en un medio de cultivo adecuado,
    pero exento de vitamina, y el desarrollo de la cantidad de
    ácido producido.

    Algunos bacilos forman parte de la flora intestinal
    normal y pueden predominar en lactantes e individuos con
    ingestión elevadas de azúcares, especialmente
    lactosa. Se supuso que la flora intestinal de
    lactobacillus era preferible a una flora
    proteolítica de coliformes, ya que tendía a inhibir
    los trastornos degenerativos aumentando la vitalidad en personas
    de edad avanzada, y que esa flora podía establecerse
    consumiendo leches fermentadas o leches búlgaras y
    acidófilos.

    De esta manera puede alterarse la composición de
    la flora intestinal, y también mediante el consumo de
    cantidades equivalentes de leche azucarada, pero el cambio es
    pasajero, y no está demostrado que esa flora intestinal
    por sí misma favorezca la salud Aunque se han encontrado
    raros casos de relación de lactobacillus con
    procesos patológicos como endocarditis y enfermedad
    febril, estas bacterias esencialmente no son patógenas,
    excepto las raras veces que pueden relacionarse con caries
    dentales. Son fundamentalmente interesantes en la industria de
    derivados lácteos y de fermentación, donde tienen
    importancia considerable. La Figura No. 3 muestra varias clases
    de Lactobacillus

    La clasificación de los Lactobacillus se
    ha basado en la fuente de donde se aislaron.

    Los Lactobacillus según los productos de
    la fermentación del azúcar, se dividen en dos
    grupos. El grupo homofermentativo que es el mayor y convierte
    casi completamente el azúcar fermentada existente en el
    medio en ácido láctico y el grupo
    heterofermentativo que está constituido por formas que
    producen cantidades importantes de otros productos de
    fermentación, incluyendo dióxido de carbono, etanol
    y ácido acético.

    En tanto el estudio de aglutinógenos es
    complicado, por la neta tendencia del lactobacillus a la
    aglutinación espontánea en solución salina,
    entre los lactobacillus heterofermentativos son
    demostrables diez diferentes aglutinógenos, junto con
    algunos antígenos menores compartidos junto con la
    especie Leuconostoc. Existen una gran variedad de
    Lactobacillus que se presentan en la tabla No 4. Entre las
    especies más diferenciables por reacciones
    fisiológicas mencionamos solo dos: Lactobacillus
    Acidophillus
    y lactobacillus Bulgaricus

    Lactobacillus Bulgaricus.

    Este nombre se asignó a un organismo aislado por
    Grigoroff, en 1905, de leche búlgara fermentada.
    Ganó importancia por los trabajos de Metchnikoff quien
    creía que la putrefacción intestinal podía
    reprimirse bebiendo leche fermentada por este
    microorganismo.

    Esta especie consiste en bacilos potentes que miden de 2
    a 5 micras de largo, que se encuentran aislados o en cadenas. Al
    ser teñidos con azul de metileno, los bacilos presentan
    gránulos de volutina, por lo cual la bacteria
    también recibe el nombre de la "bacteria granulosa". La
    temperatura
    óptima es de 40 – 45 ºC, la máxima 52
    ºC y la mínima 22 ºC.

    El ácido láctico formado es
    levógiro. La lactosa casi es el único azúcar
    fermentado por esta bacteria en el sustrato C + Y; fermenta la
    fructosa, glucosa y manosa en el sustrato 2C. La sacarosa y
    maltosa no son fermentadas en ningún sustrato. La bacteria
    medra bien en leche y es capaz de producir hasta un 2 % de
    ácido.

    En contraposición a L. Acidophilus, L.
    Bulgaricus
    no es bacteria intestinal, sino una típica
    bacteria de la leche. Por ello, no precisa adición de
    autolisado de levadura a la leche; el autolisado de levadura.,
    llega a inhibir incluso el crecimiento, lo cual se desprende
    también de los resultados de cultivos en los substratos C
    + Y.

    Cuando más tarde se demostró que L.
    Bulgaricus
    no se implantaba en el intestino, se
    utilizó en terapéutica experimental el L.
    Acidophilus. Es mas difícil de cultivar que este,
    ligeramente mas voluminoso y algo diferente en la
    fermentación de azúcares; sin embargo, se
    relacionan estrechamente.

    Se ha señalado que L. Bulgaricus raramente
    se desarrolla a 15 ºC, muere en cultivos repetidos en caldo
    de lactosa – peptona – levadura, es incapaz de
    desarrollarse en medio que contengan 2.5 por 100 de NaCl y no
    crece en caldo a pH de 7.8, en tanto que L,
    acidophilus puede crecer en todas estas condiciones. El
    bacilo de Boas – Oppler, visto por primera vez en 1895 en
    jugo gástrico de pacientes con carcinoma gástrico,
    es miembro de este grupo, semejante, sino idéntico, a
    L. Bulgaricus.

    Lactobacillus Acidophillus.

    Este organismo, cultivado por primera vez por Moro en
    1900, a partir de heces de lactante, ha sido aislado del
    intestino de casi todos los mamíferos, muchos otros
    vertebrados y algunos invertebrados. Su cantidad aumenta en el
    intestino cuando aumenta el contenido de carbohidratos
    en la dieta; pueden ser predominantes cuando se ingiere una dieta
    láctea.

    Estos bacilos, bastante gruesos y de longitud variable,
    se disponen aislados, a pares frecuentemente algo flexionados en
    la unión, y en empalizadas. Las cadenas largas, las formas
    filamentosas y las formas en maza no son raras. Los cultivos
    jóvenes se tiñen uniformemente grampositivos; los
    cultivos viejos, a menudo muestran coloración listada o
    bipolar y pueden decolorarse fácilmente.

    Las colonias, generalmente pequeñas, pueden
    variar en su forma: de la opaca, redonda y lisa a la aplanada,
    translúcida e irregular, frecuentemente con aspecto de
    cristal. Las reacciones de fermentación son variables,
    pero la mayor parte de cepas producen ácido pero no gas, a
    partir de glucosa, lactosa, maltosa y sacarosa y coagulan la
    leche en 48 horas. El bacilo de Döderlein (1892), miembro
    común de la flora vaginal, que se cree ayuda a las
    defensas naturales contra la infección por contribuir a la
    acidez de las secreciones vaginales, parece ser idéntico a
    L. Acidophillus.

    Desde el punto de vista morfológico, L.
    Acidophillus
    tiene semejanzas con la especie precedente. Los
    bacilos son, en esencia, del mismo tamaño, miden unas 2
    – 6 micras de largo, y a veces están algo
    redondeados en los extremos. Se encuentran aislados o en cadenas
    cortas. La temperatura óptima es de unos 37 ºC, la
    máxima de unos 43 – 48 ºC. Por debajo de los 20
    º C no se registra crecimiento alguno.

    Esta especie fermenta la sacarosa, y por regla general,
    la rafinosa en el substrato C + Y (por lo cual se diferencia de
    L. Helveticus). En leche con autolisado de levadura se
    produce hasta un 2 % de ácido.

    L. Acidophilus es una bacteria intestinal
    típica, que se encuentra en las heces fecales del hombre (casi
    siempre de los niños y
    muy escasamente en los adultos) y también de algunos
    mamíferos. A partir de las heces de niño se puede
    aislar mediante el método de
    enriquecimiento.

    CONCENTRACIÓN DEL SUERO DULCE

    Los procesos de concentración del suero dulce de
    quesería se llevan a cabo a través de la
    técnica de evaporación del agua presente en el
    producto sometiéndolo a una temperatura que permita su
    conversión a vapor de agua, sin dañar las
    proteínas presentes en el suero y sobre todo la calidad de ellas,
    por lo tanto se hace necesario la utilización de un
    sistema de vacío para alcanzar este objetivo.

    La concentración del suero dulce debe realizarse
    sobre los parámetros mas convenientes para lograr el
    objetivo principal de la obtención de las proteínas
    del suero dulce, para eso primeramente es necesario conocer lo
    mayor posible sobre las técnicas de evaporación y
    los equipos que para ello existen.

    Sistemas de Evaporación.

    La evaporación es el proceso por el cual se logra
    concentrar una solución consistente en un soluto no
    volátil y un solvente volátil, el cual en la
    mayoría de las ocasiones es agua. La evaporación se
    realiza convirtiendo una parte del solvente en vapor para
    producir una solución concentrada de soluto. La
    evaporación difiere del secado en que el resultado del
    proceso es un líquido y no un sólido como en este
    ultimo; la diferencia con la destilación es que el vapor es generalmente
    un solo componente, incluso cuando este sea una mezcla al
    principio.

    Cuando se va a evaporar un liquido se debe tener en
    cuenta algunos de los aspectos mas relevantes de la propiedades
    de la sustancia con respecto al proceso como por ejemplo la
    concentración, la formación de espuma, la
    sensibilidad, la temperatura y las reacciones de este con los
    materiales de
    construcción del equipo.

    El principio de funcionamiento de los evaporadores esta
    basado en un sistema de transferencia de calor a
    través de las tuberías en contacto con el producto.
    La mayoría de los evaporadores trabajan con vapor de agua
    que condensa sobre los tubos, el líquido a concentrarse
    fluye dentro de los tubos optimizando así el intercambio
    de calor.

    Si este proceso se aplica solo una vez el vapor
    procedente del líquido en ebullición se condensa y
    es desechado, este método se denomina de simple efecto y
    es muy sencillo de utilizar pero su rendimiento con respecto al
    vapor no es el máximo que este puede dar ya que
    estaría perdiéndose una gran capacidad de
    absorción de calor.

    Si el vapor procedente de este evaporador se utiliza
    para concentrar un producto en un segundo evaporador se
    estaría ahorrando el 50 % del vapor de agua necesario para
    alcanzar los objetivos de
    concentración del aparato, este método se conoce
    como evaporación de doble efecto. Si este procedimiento se
    repitiera varias veces mas se denominaría
    evaporación de múltiple efecto y serviría
    para economizar mucho más el gasto de utilización
    de vapor de agua para tal fin.

    Tipos de Evaporadores.

    Los evaporadores tubulares calentados por vapor de agua
    son los más utilizados en la actualidad y existen de dos
    tipos, evaporadores de tubos largos verticales bien sean de flujo
    ascendente, flujo descendente o de circulación forzada; y
    evaporadores de película agitada. Estos evaporadores se
    pueden operar como unidades con un paso o como aparatos de
    circulación continua.

    En los sistemas de
    evaporación de un solo paso el líquido de
    alimentación circula solo una vez a través de la
    tubería, libera el vapor y sale de la unidad con una
    concentración mayor a la inicial, esto significa que para
    alcanzar las concentraciones requeridas del liquido de
    alimentación se debe utilizar una mayor temperatura de
    evaporación lo que conllevaría a un maltrato
    térmico del producto, sin embargo, este método
    puede ser satisfactoriamente aplicado en los evaporadores de
    múltiple efecto donde la concentración final puede
    ser conseguida a través de dos o mas efectos.

    Este tipo de evaporadores de un solo paso son ideales
    para productos con cierta sensibilidad al calor o con productos
    que se quieran conservar en sus características
    básicas iniciales, al operar estos evaporadores a
    vacío se puede lograr que las temperaturas necesarias para
    la concentración no sean tan elevadas.

    En los evaporadores de circulación se mantiene
    una masa de líquido dentro del equipo, la cual se combina
    con el líquido alimentador del sistema lo que origina una
    mezcla de las concentraciones existentes en ella. El liquido no
    evaporado se descarga de los tubos, retorna al equipo de forma
    que en cada paso ocurre solamente una parte de la
    evaporación total, lo que constituye el principio
    básico del método de múltiple efecto donde
    en cada efecto se logra la concentración necesaria para
    que al final se alcance el objetivo inicial.

    Evaporador de Tubos con Flujo
    Ascendente.

    Este tipo de evaporadores tiene una estructura sencilla
    que consta de un intercambiador de calor tubular con vapor de
    agua en el lado de la coraza y el liquido que se desea concentrar
    circulando por el interior de los tubos, un separador o espacio
    de vapor para quitar el liquido arrastrado por el vapor y si se
    necesita se puede adaptar un sistema de recirculación para
    el liquido.

    Existen entradas para el líquido de
    alimentación y el vapor de calentamiento y salidas para el
    vapor, la solución concentrada, el vapor condensado y los
    gases no
    condensables procedentes del vapor de calentamiento. Estas
    tuberías generalmente están diseñadas en
    acero inoxidable con un diámetro de dos pulgadas (2 In)
    que permite la circulación del producto a utilizar hacia
    arriba a medida que se va evaporando. Un diseño promedio
    se muestra en la Figura No 4.

    Evaporadores de Película
    Descendente

    Este tipo de evaporadores es funcional para productos
    sensibles al calor que requieran un tiempo de
    exposición al calor relativamente corto. En
    este tipo de evaporadores el líquido entra por la parte
    superior del equipo, desciende por el interior de los tubos
    calentados con vapor de agua como una película y sale por
    el fondo con una concentración mayor. En estos equipos,
    los tubos son largos y con un diámetro entre dos y diez
    pulgadas (2 – 10 In).

    El vapor proveniente del liquido generalmente es
    arrastrado hacia abajo con el mismo y salen por el fondo del
    aparato. Para lograr que el producto descienda en forma de
    película se colocan una serie de placas perforadas
    metálicas sobre una placa tubular en la parte superior del
    equipo. Para una máxima transferencia de calor, el Numero
    de Reynolds (R) de la película descendente debe ser
    superior a dos mil (2.000) en todos los puntos de los
    tubos.

    Evaporadores de Circulación
    Forzada.

    Estos evaporadores trabajan con el mismo principio de
    los anteriores solo que las velocidades lineales con que se
    trabaja no permiten una tasa de transferencia de calor global muy
    alta por lo tanto al adaptar una bomba centrifuga que impulse el
    liquido a través de los tubos para que entre con una
    velocidad mayor existirá un mayor coeficiente global de
    transferencia de calor que económicamente sea
    satisfactorio. Las tuberías están sometidas a una
    carga estática
    que asegura que no se produzca ebullición dentro de
    ellos.

    El liquido comienza a sobrecalentarse a medida que se
    reduce la carga estática con el flujo desde el calentador
    hasta el espacio de vapor generando una mezcla de vapor y liquido
    a la salida del intercambiador antes de entrar al cuerpo del
    evaporador donde se ubica un placa deflectora que manda el
    liquido a la entrada de la bomba y el vapor hacia la parte
    superior del equipo que lo dirige hacia el siguiente
    efecto.

    Evaporadores de Película
    Agitada.

    Debido a que la principal resistencia a la
    transferencia de calor global la proporciona el líquido se
    ha diseñado este sistema de evaporación que utiliza
    la agitación mecánica par reducir esta resistencia. Este
    tipo de evaporadores funcionan de manera similar al evaporador de
    película descendente con un solo tubo enchaquetado que
    contiene el agitador interno.

    El liquido entra por la parte superior de la
    sección enchaquetada y se dispersa en forma de
    película altamente turbulenta mediante las palas
    verticales del agitador, el concentrado sale por la parte
    inferior de esta sección, el vapor asciende hasta un
    separador no enchaquetado donde las palas del agitador dirigen el
    liquido arrastrándolo hacia afuera haciéndolo
    chocar con unas placas estacionarias. Este tipo de evaporadores
    es usado para concentrar líquidos moderada y altamente
    viscosos. Podemos observar el diseño en la Figura No.
    5.

    DISEÑO DEL PROCESO

    El diseño teórico del proceso es basado
    principalmente en la consecución del modelo del
    bioreactor a ser utilizado. El bioreactor es sin duda alguna uno
    de los equipos mas fundamentales e importantes de la microbiología industrial, es el lugar donde
    se realizan procesos biológicos y su diseño debe
    asegurar unas condiciones adecuadas para el desarrollo de los
    microorganismos.

    Los objetivos del bioreactor son los de mantener las
    células
    uniformemente distribuidas en todo el volumen del
    cultivo a fin de prevenir la sedimentación o la
    flotación, mantener constante la temperatura, suministrar
    oxigeno a una velocidad precisa con el microorganismo y conservar
    el cultivo puro, es decir que una vez que sea esterilizado el
    equipo y sembrado el microorganismo, no permita contaminación, para cumplir esto objetivos,
    el bioreactor debe ser hermético, con un sistema de
    agitación y un sistema de inyección de
    aire.

    Generalmente en el diseño de un bioreactor con
    agitación mecánica este esta provisto de un eje con
    turbinas accionado por un motor, el aire se
    inyecta por la parte inferior del tanque y es distribuido por una
    corona que tiene pequeños orificios espaciados
    regularmente. El chorro de aire es golpeado por las paletas de la
    turbina inferior generándose de este modo miles de
    pequeñas burbujas de aire desde las cuales difunde el
    oxigeno hacia el seno del liquido.

    El sistema de agitación se completa con cuatro o
    seis deflectores que tienen por finalidad cortar o romper el
    movimiento
    circular que imprimen las turbinas al líquido, generando
    mayor turbulencia y mezclado.

    Existe otro tipo de diseño de bioreactor llamado
    "bioreactor del tipo Air Lift" que utiliza la turbulencia
    generada por el aire inyectado para lograr una agitación
    que permita la uniformidad de la mezcla de los microorganismos
    con el suero. Este sistema esta constituido por un cilindro con
    dos placas deflectoras a los lados cerca de la pared, el aire es
    inyectado por la parte inferior de este creando una
    circulación de líquido ascendente en el
    compartimiento interno y una circulación descendente en el
    lado externo de las placas, lo que favorece el
    mezclado.

    Estos reactores van acompañados por un
    serpentín que regula la temperatura de trabajo, la
    presión
    del flujo de aire debe ser lo suficientemente fuerte para vencer
    la presión ejercida por la columna de liquido sobre la
    base del cilindro.


    RESULTADOS

    Luego de realizar satisfactoriamente todas las pruebas,
    análisis y procesos que se hicieron
    necesarios para el desarrollo del proyecto se obtuvieron los
    resultados y con base a ellos se formularon las conclusiones y se
    plantearon las recomendaciones necesarias a futuro.

    Características Del Suero Dulce De
    Quesería

    La muestra que se utilizó es el derivado del
    proceso de elaboración del queso llamado suero dulce de
    quesería. Los análisis bromatológicos de
    este suero fueron realizados en el laboratorio de la Facultad de
    Ciencias
    Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de
    Cartagena.

    A un litro fresco de suero dulce de quesería, con
    una temperatura de 10°C y pH de 6.5 se le realizaron
    análisis de DBO5 para determinar cuan contaminante
    podría ser para los cuerpos de agua; análisis de
    NKT, Nitrógeno Total para determinar la cantidad de
    proteína existente; análisis de Fósforo
    Total; Humedad; Grasa; Hierro con el
    fin de conocer los valores
    nutricionales del suero. Luego de realizados los análisis
    anteriores se obtuvieron los siguientes resultados:

    DBO5 mg/L: 107.708.08

    NKT, Nitrógeno Total %: 1.4

    Fósforo Total mg/L: 579.50

    Humedad % : 93.54

    Grasa mg/L: 979.25

    Hierro mg/L : 0.078

    De estos resultados cabe destacar la cantidad de
    proteína expresada en porcentaje que se obtuvo de la
    muestra inicial.

    Determinación De
    Microorganismos.

    En este punto se hizo una comparación entre los
    dos microorganismos lácticos mas reconocidos en la
    industria de alimentos cuyas
    características fisiológicas fueron las apropiadas
    para lograr los objetivos propuestos, es así como se hace
    un estudio del Lactobacillus Bulgaricus y Lactobacillus
    Acidophillus.

    Para este proyecto es necesaria una bacteria
    ácidoláctica, homofermentativa y termofila. Ambas
    cepas cumplen con las anteriores características
    mencionadas, ya que fermentan la lactosa produciendo solamente
    ácido láctico en su proceso.

    Son prácticamente iguales en la mayoría de
    sus funciones metabólicas y requerimientos nutricionales,
    sin embargo se escogió el Lactobacillus
    Acidophillus
    gracias a la disponibilidad de las cepas en el
    mercado, gracias
    a que este es un microorganismo que no ha sido profundamente
    estudiado y principalmente fue escogido por sus
    características y funciones probioticas ya que estos se
    encuentran como flora innata en el tracto intestinal humano,
    contribuyendo así al mejoramiento de la salud.

    Para verificar el funcionamiento del microorganismo se
    activo en cuatro litros de leche reconstituida pasteurizada a
    85°C por 30 minutos, posteriormente se bajo la temperatura a
    las condiciones de crecimiento del microorganismo (40°C), en
    este instante se inoculó la mitad del sobre con las cepas
    en polvo y se incubó a baño maría hasta que
    alcanzó las condiciones de pH 4.6 y Acidez titulable 0.7.
    Este cultivo fue sometido a pruebas microbiológicas como
    recuento de coliformes totales, coliformes fecales, hongos y
    levaduras en cajas de petri con siembra en profundidad, empleando
    agar Ogy para la prueba de hongos y levaduras y agar VRBA para
    los coliformes fecales y totales.

    Los resultados de estas siembras fueron de cero Unidades
    Formadoras de Colonias (0 UFC) dentro del recuento en
    placas.

    Gracias a que estos resultados obtenidos fueron
    óptimos para el cultivo este será utilizado dentro
    del proyecto.

    Concentración del Suero Dulce de
    Quesería.

    Para la versatilidad del proyecto se trabajaron con
    cuatro muestras de suero dulce a diferentes concentraciones
    utilizando procesos de evaporación del agua con
    inclusión de vacío.

    La temperatura utilizada para evaporar el agua fue
    alrededor de 50°C con el fin de no desnaturalizar las
    proteínas presentes y gracias a que el vacío
    permite disminuir el punto de ebullición del agua. Para el
    montaje de la evaporación se empleo una
    estufa, un balón de destilación con capacidad de
    500 ml, un condensador, un erlenmeyer, una bomba de vacío,
    un termómetro y por ultimo para conocer los
    grados Brix se utilizó un refractómetro.

    Las concentraciones escogidas fueron de 6 % ST; 8% ST;
    10% ST y 12% ST y a través de un balance de materia se
    conoce la cantidad de agua a retirar.

    Datos:

    ST Iniciales: 6%

    ST Finales: 8%

    Cantidad inicial: 500 ml

    Formulación:

    Balance General

    A = B + C

    500 ml = B + C

    C = 500 ml – B (1)

    Ahora balance de ST

    A(%ST) = B(%ST) + C(%ST)

    500ml (6%) = B (8%) + C (0%)

    1. ml = B (0.08) + 0

    30 ml

    B = ———— = 375 ml (2)

    0.08

    Reemplazando (2) en (1) obtenemos

    C = 500ml – 375 ml

    C = 125 ml

    Este procedimiento se repite con las demás
    muestras:

    Datos:

    ST Iniciales: 6%

    ST Finales: 10%

    Cantidad inicial: 500 ml

    Formulación:

    Balance General

    A = B + C

    500 ml = B + C

    C = 500 ml – B (1)

    Ahora balance de ST

    A(%ST) = B(%ST) + C(%ST)

    500ml (6%) = B (10%) + C (0%)

    30 ml = B (0.10) + 0

    30 ml

    B = ———— = 300 ml (2)

    0.10

    Reemplazando (2) en (1) obtenemos

    C = 500ml – 300 ml

    C = 200 ml

    Y ahora con la concentración de 12 %
    tenemos

    Datos:

    ST Iniciales: 6%

    ST Finales: 12%

    Cantidad inicial: 500 ml

    Formulación:

    Balance General

    A = B + C

    500 ml = B + C

    C = 500 ml – B (1)

    Ahora balance de ST

    A(%ST) = B(%ST) + C(%ST)

    500ml (6%) = B (12%) + C (0%)

    30 ml = B (0.12) + 0

    30 ml

    B = ———— = 250 ml (2)

    0.12

    Reemplazando (2) en (1) obtenemos

    C = 500ml – 250 ml

    C = 250 ml

    Después de obtener las cuatro muestras de suero
    dulce se procede a inocular el microorganismo en cada uno de
    ellos. Con el fin de igualar las cantidades a utilizar en las
    cuatro muestras se tomaron solo 280 ml para cada una, las cuales
    fueron inoculadas con 8.4 ml de cultivo de Lactobacillus
    Acidophillus
    , estas muestras fueron pasteurizadas previamente
    a 85°C x 30 min. para eliminar cualquier posible contaminante
    bacteriológico que fuera a dañar el
    proceso.

    Luego de inocular el microorganismo, las cuatro muestras
    fueron colocadas en baño maría a temperatura de
    40°C (temperatura óptima de crecimiento del
    microorganismo) para su seguimiento y evolución hasta alcanzar un pH cercano a
    los 4.6, las diferentes concentraciones se comportaron como se
    muestra en las graficas de
    tiempo vs pH al final de este documento.

    Los resultados de esta experiencia son la
    determinación de la rapidez con que se alcanza el pH
    alrededor de 4.6 requerido gracias a la mayor
    concentración de soluto, es así como en la
    concentración al 10 % de ST y al 12 % de ST se logra en
    menor tiempo, el pH ideal de trabajo. Sin embargo, a los
    resultados de las cuatro muestras de suero se les realiza la
    prueba de % de proteína, la cual arroja los siguientes
    resultados:

    Muestra No 1 (12% ST): 1.62 %

    Muestra No 2 (10% ST): 1.50 %

    Muestra No 3 (8% ST): 1.25 %

    Muestra No 4 (6% ST): 0.98 %

    Muestra No 5 (10 % Repe.): 1.46 %

    Muestra No 6 (6% Repe.): 0.98 %

    El siguiente paso es tomar las dos muestras con mayor
    porcentaje de proteínas y someterlas a un proceso de
    filtrado en seco al vacío, las muestras No 1 y No 2 fueron
    las escogidas para filtración. Esta filtración se
    hace utilizando un papel filtro, un erlenmeyer y una bomba de
    vacío. El contenido de la muestra se vierte sobre el papel
    filtro y hasta que termine de destilar el contenido
    liquido.

    Después de filtrar durante tres horas se
    obtuvieron una muestra pastosa y un residuo liquido cuya cantidad
    fue de 45 ml, a esta cantidad se le realizo análisis de
    DBO5 para determinar el nivel de contaminación que este
    desecho aporta al medio ambiente
    después del proceso y compararlo con los resultados
    iniciales, con el fin de determinar si el método de
    obtención de proteínas contribuye a evitar fuertes
    impactos ambientales a la hora de su desecho. Los resultados
    fueron los siguientes:

    Muestra No 1 (12 %ST): 84.000

    Muestra No 2 (10 %ST): 46.500

    Claramente se nota la disminución de la cantidad
    de DBO5 que se encuentra en el suero dulce que a la larga va a
    contribuir a disminuir la
    contaminación ambiental causada por el desecho de este
    producto en los cuerpos de agua de la ciudad y aportando al medio
    ambiente una
    sustancia de fácil biodegradación.

    Diseño Teórico del
    proceso.

    En este punto se plantean las condiciones mínimas
    necesarias para el diseño teórico del proceso de
    obtención de lactoproteinas utilizando bioreactores, cabe
    anotar que este diseño es planteado con base en las
    condiciones y resultados que se obtuvieron en las pruebas piloto
    especificadas en los puntos anteriores.

    En las grandes empresas
    productoras de queso se desechan alrededor de 25.000 litros por
    día de suero dulce de quesería, dicha cantidad
    servirá de base para el diseño del proceso. Tomando
    como referencia este caudal se procede a plantear el
    diseño y las condiciones de funcionamiento de los
    diferentes equipos necesarios.

    Tanques de Almacenamiento.

    Para el proceso es necesario utilizar dos tanques de
    almacenamiento de 15. Metros Cúbicos cada uno, construidos
    en acero inoxidable y con un serpentín como sistema de
    refrigeración que mantenga la temperatura
    del suero a 10°C en ambos tanques, esto debido a que el suero
    dulce de quesería es muy perecedero y debe permanecer
    refrigerado a la misma temperatura de la leche cruda.

    Estos dos tanques están unidos por
    tuberías que permiten la circulación del suero, el
    primer tanque sirve para recibir los baches de suero producidos
    cada 8 horas y el segundo tanque realizará las funciones
    de tanque de alimentación permanente para el proceso. Las
    dimensiones de los tanques están determinadas por las
    siguientes formulas:

    V = (π /4)(D2)(h)
    (1)

    h = 3 (2)

    D 2

    Donde:

    V : Volumen del Tanque

    D : Diámetro del Tanque

    h : Altura del Tanque

    Y el resultado es:

    D = 2/3 h (3)

    Reemplazando (3) en (1)

    V = (π/4)(2/3 h)2
    (h)

    15 m3 = (3.1416/4)(4/9h2)(h)

    15 m3 = 12.57 / 36 h3

    15 m3 = h3

    0.35

    √42.85 = √ h3

    h = 3.5 mts

    Reemplazando h en (3)

    D = 2 /3 h

    D = 2/3 (3.5)

    D = 2.34 mts

    Del Segundo tanque, el suero se dirige con una
    temperatura de 10°C hacia el evaporador, pasando antes por un
    pequeño intercambiador de calor con el fin de precalentar
    el liquido hasta +/- 35°C.

    Evaporador.

    La forma del evaporador escogido es cilíndrica,
    en acero inoxidable con dos efectos y de película
    descendente. Este evaporador esta diseñado para alcanzar
    un suero con 12 % ST al final del equipo utilizando vapor de agua
    a través de los tubos externos dentro del cilindro, a este
    equipo se le acopla un sistema de vacío.

    En este diseño, el suero entra con un caudal de
    25 m3/dia a una temperatura inicial de 35°C y una
    concentración de 6 % ST, las condiciones de trabajo dentro
    del evaporador deben ser de 55°C de temperatura y una
    presión de vacío de 120 mmHg, a la salida del
    evaporador debe haber 12.850 kg/dia de suero dulce concentrado al
    12 % ST y 12.850 kg/dia de vapor de agua eliminado que va a
    combinarse con el vapor usado para generar el
    vacío.

    Este vacío es creado por un ejector por donde
    circula vapor de agua de alta presión (150Lbf/pg2) y
    extrae el vapor generado en el aparato.

    Luego que el suero dulce haya sido concentrado, se
    dirige hacia el intercambiador de calor ubicado a la salida del
    tanque de alimentación con el fin de bajar la temperatura
    de este mas o menos a 40 °C que será la temperatura de
    trabajo optima para el microorganismo en el bioreactor y al mismo
    tiempo ahorra dinero en el
    calentamiento inicial del suero.

    Bioreactor.

    El bioreactor que se implementa es del tipo "air lift",
    es decir, que la inyección del aire va a servir como
    mecanismo impulsor de la mezcla dentro del tanque. El suero dulce
    deberá estar a una temperatura de 40°C a través
    de las tuberías de conducción, con un caudal de
    12.5 m3/día, según los experimentos el
    tiempo de retención apropiado para que se realice la
    fermentación es de al menos 4 horas.

    Este reactor es calentado con un serpentín
    interior por donde circula agua caliente a 50°C para permitir
    que la temperatura de trabajo en el suero dulce y con los
    microorganismos sea la optima, a este sistema se le puede adecuar
    un censor electrónico de temperatura que permita regular
    la entrada de agua por el serpentín cuando la temperatura
    de trabajo varíe mas de 5°C.

    El volumen del bioreactor se calcula a partir del caudal
    y el tiempo de retención así:

    V = (Caudal) x (t)

    V = 12.500 L/dia (1 día/24 horas) (4
    horas)

    V = 2.084 L ≈ 2.500 L

    Y la altura y el diámetro del mismo esta
    determinado por la ecuación

    V = (π /4)(D2)(h)
    (1)

    h = 3 (2)

    D 2

    Donde :

    V : Volumen del Tanque

    D : Diámetro del Tanque

    h : Altura del Tanque

    Y el resultado es:

    D = 2/3 h (3)

    Reemplazando (3) en (1)

    V = (π /4)(2/3 h)2
    (h)

    2.5 m3 = (3.1416/4)(4/9h2)(h)

    2.5 m3 = 12.57 / 36 h3

    2.5 = h3

    0.35

    √7,15 = √ h3

    h = 1.9 mts ≈ 2 mts

    Reemplazando h en (3)

    D = 2 /3 h

    D = 2/3 (2 mts)

    D = 1.34 mts

    La inyección de aire en el tanque se realiza
    desde abajo para permitir una mayor facilidad en el mezclado a
    través de las dos placas deflectoras ubicadas en la parte
    interna del equipo. Este flujo de aire debe tener una
    presión superior a la generada por la columna de suero
    dulce dentro del tanque, es decir:

    Paire = Psuero x 1.50

    PA = (r )(g)(h) x
    1.50

    Donde:

    PA = Presión del Aire

    r = Densidad del
    suero

    g = Gravedad

    h = Altura del Tanque

    Entonces,

    PA = 1,028g/L ( 9.8m/seg2) ( 2 mts) x 1.50

    PA = 20.15 Pascales x 1.50

    PA = 30.23 » 30.5
    Pascales

    Luego de ser sometido a la acción
    del Lactobacillus Acidophillus, el suero es filtrado para
    separar la parte sólida del líquido generando
    así la parte proteica que podría ser utilizada como
    materia prima
    para muchos más procesos.


    CONCLUSIONES

    Después de realizar todos los procedimientos
    necesarios para lograr los objetivos del proyecto y analizar
    todos los resultados que a través de la
    experimentación se obtuvieron, se concluyen varios
    aspectos importantes.

    El suero dulce de quesería es un factor altamente
    contaminante de los cuerpos de agua que se encuentran en los
    alrededores de plantas productoras de queso debido a su elevada
    DBO; este suero es un alimento rico en proteínas y
    aminoácidos esenciales que pueden contribuir a evitar la
    mala nutrición que existe en nuestro país, estas
    proteínas pueden ser extraídas por medios
    biológicos utilizando ciertos microorganismos
    lácticos como el Lactobacillus Acidophillus que
    utilizando el azúcar presente en el mismo suero, lo
    convierte en ácido láctico y así bajar el pH
    hasta el punto isoelectrico de la proteína y de esta forma
    poder
    separarla en una masa sólida.

    Para favorecer este proceso hay que someter dicho suero
    a una concentración de sus sólidos solubles a
    través de un sistema de evaporación al
    vacío, este sistema al vacío contribuye a cuidar la
    calidad de la proteína de la leche, trabajar a
    temperaturas relativamente bajas y a ahorrar tiempo de proceso lo
    que finalmente se traduce en ahorro de
    dinero. Gracias a la experiencia se observó que la
    concentración a la que mejor se obtiene resultados es al
    12 % de ST, lo que significa que a mayor cantidad de
    sólidos haya en el suero, el microorganismo
    producirá mayor cantidad de proteína en un tiempo
    determinado.

    La utilización de un evaporador tubular de
    película descendente es la mejor opción para poder
    alcanzar las concentraciones adecuadas de trabajo del suero dulce
    de quesería y así favorecer la agilidad del
    proyecto planteado.

    De los tipos de bioreactores existentes se
    escogió el bioreactor tipo air lift por sus condiciones de
    trabajo y su versatilidad económica de no incluir equipos
    mecánicos de rotación dentro de su diseño
    que permitan ahorrar en energía e incluso evitar posibles
    focos de contaminación cruzada dentro del proceso. Este
    tipo de reactor es útil al momento de trabajar con
    microorganismos y permite adicionarle todas las condiciones de
    temperatura, aireación y esterilidad que este requiera
    para su funcionalidad biológica y
    fisiológica.

    En general, el proceso de obtención de
    lactoproteinas a partir del suero dulce de quesería
    utilizando bioreactores es factible gracias a las facultades
    fermentativas del Lactobacillus Acidophillus, la cantidad
    de nutrientes en el suero dulce y la funcionalidad de los equipos
    involucrados, obteniéndose un mayor volumen de
    proteína que puede favorecer la nutrición
    humana.

    Además este proceso contribuye notablemente a la
    disminución del DBO en el suero dulce y por ende a evitar
    una mayor contaminación de los lugares donde generalmente
    se desecha este elemento.

    REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

    • García, Mariano. Biotecnología
      Alimentaría
    • R, Scott. Fabricación de Queso, Ed. Acribia
      S.A.
    • J.C. Cheftel-S.L. Cuy D Lorient. Proteínas
      Alimentarías. Ed. Acribia S.A.
    • Zaagen, Demeter & Elbert. Elementos de
      Microbiología Lactológica.
    • Madigan, Martinko, Parker. Biología de los
      Microorganismos. Ed. Prentice Hall.
    • Rojas Romero, Jairo A. Tratamiento de Aguas
      Residuales. Ed. Escuela
      Colombiana de Ingeniería.
    • R.A. Sing, M. Prescott, J. Harley.
      Microbiología. Ed. Mc GrawHill.
    • Fox, Brian, Cameron Allan. Ciencias de los Alimentos.
      Nutrición y Salud. Ed. McGraw Hill.
    • Operaciones Unitarias en Ingeniería Química.
    • Chemical Engineering Magazine. How Geometry Influence
      Mixing, Vol. 111, No 2 .February, 2004.
    • Transferencia de Masa en Procesos Fermentativos,
      Revista de
      la Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia. No
      35, Agosto, 2004
    • Fermentación Láctica en Continuo con
      Lactobacillus Bulgaricus. Revista de la Facultad de
      Ingeniería. Universidad de Antioquia No 17. Noviembre,
      1998.
    • Procesadores de Leche en América
      Latina. Revista Alimentos Procesados. No 12, Febrero,
      2005.
    • Profesor Merchuk, José. Microbiología
      Industrial. Ed. Acribia S.A.
    • McCabe, Warren L; Smith, Julian; Harriott, Peter.
      Operaciones
      Unitarias en Ingeniería Química. Ed. Mc Graw
      Hill.
    • Walstra, P; Geurts T.S. y Otros. Ciencias de la Leche
      y Tecnología de los Productos
      Lácteos. Ed. Acribia S.A.
    • Dr. Vessisey, Roger. Lactología
      Técnica. Ed. Acribia S.A.
    • Brennan, J. G. ; Butters, J.R. Las Operaciones
      en la Ingeniería de los Alimentos. Ed. McGraw
      Hill.

    ANEXOS

    TABLA

    CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS
    LACTOBACILLUS

    Crecimiento a

    Ácido de

    NH3

    arginina

    Crecimiento en caldo

    4 % NaCl

    15 ºC

    45 ºC

    la

    su

    sal

    mn

    so

    xi

    L. ACIDOPHILUS

    +

    +

    +

    +

    L. BULGARICUS

    +

    +

    L. CASEI

    +

    V

    +/-

    +/-

    +

    +

    +

    +

    L. PLANTARUM

    +

    V

    +

    +

    +

    +

    +

    L. DELBRUCKII

    +

    +

    L. LEICHMANII

    +

    +/-

    +

    +

    +/-

    L. BREVIS

    +

    +/-

    +

    +/-

    +/-

    +

    +

    +

    L. FERMENTI

    +

    +

    +/-

    +/-

    +

     

    FIGURA No 1

    ESTRUCUTRA BASICA DE LA β
    LACTOGLBULINA

    FIGURA No. 2

    ESTRUCTURA BASICA DE LA 
    LACTOALBUMINA

    FIGURA No 4

    EVAPORADOR DE PELÍCULA
    DESCENDENTE

    FIGURA No 5

    EVAPORADOR DE PELICULA AGITADA

    GRAFICA No 1

    GRAFICA No 2

    GRAFICA No 3

    GRAFICA No 4

     

     

    ROLANDO GONZALEZ VILLA

    INGENIERO DE ALIMENTOS

    FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

    PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

    UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

    2005

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