OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN: BÚSQUEDA, ANÁLISIS Y ENSAYOS DE NUEVAS ALTERNATIVAS PARA SU MEJORAMIENTO

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Marta Ferreyra Ortiz de Zárate
hace 6 años
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1 OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN: BÚSQUEDA, ANÁLISIS Y ENSAYOS DE NUEVAS ALTERNATIVAS PARA SU MEJORAMIENTO ANA LÓPEZ Estudiante de Ingeniería Biológica, Universidad Nacional de Colombia, anmlopezgo@unal.edu.co RESUMEN: Las fermentaciones industriales, como en nuestro caso la producción de bebidas alcohólicas en la Fábrica de Licores y Alcoholes de Antioquia (FLA), se da mediante un proceso fermentativo natural llevado a cabo por una levadura del género Saccharomyces cerevisiae, la cual a partir de una solución azucarada (mosto) produce etanol; sin embargo, la levadura no consume todo el azúcar que le ofrece el mosto, pues éste contiene azúcares que ella no puede digerir naturalmente. Para aprovechar la totalidad del azúcar y lograr una optimización del proceso, se probó un producto denominado P IV en dos referencias (008 y 009), dicho producto prometía aumentar el porcentaje de alcohol y la población celular facilitando el consumo de los azucares no fermentables, sin embargo, tras dos ensayos a nivel de laboratorio, el producto no mostró resultados positivos. Además, existe otro inconveniente en el proceso, debido a la presencia de una bacteria propia de las melazas, que impide que la levadura permanezca suspendida en el medio consumiendo azúcares, se adhiere a ella formando unas estructuras denominadas flóculos que van al fondo de los fermentadores, esto tiene como consecuencia un aumento en los tiempos de fermentación y alteración de la viabilidad de las levaduras. Para solucionar esto, se probaron dos antibacterianos (PROS 002 y PROCIDE L-3000) a diferentes concentraciones. Los resultados fueron alentadores pues se observó la eliminación de la floculación y el mantenimiento de la viabilidad de levaduras, esto permitiría su reutilización en un mayor número de ciclos fermentativos con los consiguientes beneficios económicos. PALABRAS CLAVES: Fermentación, Optimización, Levadura, Azúcares no fermentables, Floculación

2 La Fábrica de Licores y Alcoholes de Antioquia (FLA) es una organización con 90 años de experiencia elaborando licores y alcoholes para mercados locales, nacionales e internacionales. Es considerada como la industria licorera número uno de Colombia, gracias a la alta calidad de sus productos, sus procesos certificados, las acertadas estrategias de sus dirigentes y los volúmenes de ventas [1]. Debido a su naturaleza descentralizada, los recursos obtenidos en la FLA, se invierten en el bienestar de todos los antioqueños. Allí todos hacen parte de una gran familia, son los expertos en fabricar alegrías. Las fermentaciones industriales, como es el caso de la producción de bebidas alcohólicas, se dan mediante un proceso natural por microorganismos. Para los procesos fermentativos de la FLA, el microorganismo es una levadura del género Saccharomyces cerevisiae, quien a partir de una solución azucarada llamada mosto produce etanol. En la planta de procesos, hay una búsqueda constante por mejorar, es decir, que el azúcar de las melazas sea transformada en alcohol por la levadura y no quede como residuo del proceso. Para llevar a cabo proyectos que apunten a optimizar el proceso de fermentación, es necesario tener un amplio conocimiento en fermentaciones industriales, fermentaciones alcohólicas, procedimientos de laboratorio, técnicas de bioseguridad y asepsia, biología de los microorganismos, así como la comprensión de los fenómenos físicos que ocurren en los equipos y del comportamiento que presentan dentro de un proceso los microorganismos, en este caso la levadura. En el mercado hay una amplia gama de productos, los cuales se ofertan como coadyuvantes de la fermentación, entre sus propiedades se cuentan, el aumento de la población de levadura y su capacidad para hacer asimilables azúcares, que de forma natural la levadura no puede aprovechar, aumentando de esta manera los alcoholes al final del proceso. Para probar las bondades de los productos con referencias P IV 008 y 009, éstos fueron adicionados en dos concentraciones a fermentaciones hechas en el laboratorio en balones de 500 ml simulando las condiciones FLA. Una vez terminadas las fermentaciones, se determinó la cantidad de azúcares por DNS, las concentraciones de alcohol etílico en el producto fermentado, el rendimiento, la conversión y la viabilidad de la levadura.

3 Aunque los productos evaluados habían sido referenciados por las ventajas mostradas en fermentaciones en el Ingenio Azucarero Mayagüez S.A, para los procesos FLA no hubo diferencias para ninguno de los parámetros evaluados con los ensayos control, descartándose por completo el uso de éstos en los procesos FLA. concentraciones, buscando determinar la concentración mínima capaz de evitar la floculación de levaduras por bacterias en fermentaciones llevadas a cabo en el laboratorio en balones de 500 ml simulando las condiciones FLA. Por otro lado, se ha identificado en la FLA un fenómeno en el que las levaduras no se mantienen suspendidas en el mosto consumiendo azúcares y produciendo alcohol, sino que se depositan en el fondo de los fermentadores. Dicho fenómeno es causado por bacterias propias de las melazas, que se unen a la superficie de levaduras formando agregados denominados flóculos y traen como consecuencia que se extienda el tiempo en que se alcanza el fin de los procesos fermentativos y la levadura puede reutilizarse en menos ciclos de los habituales, con los consiguientes costos económicos y alteraciones en la dinámica de la planta que acarrea un aumento en el tiempo de fermentación y la generación de más levadura. La aplicación de antibióticos se muestra como una alternativa para tratar dicho problema; por este motivo se probaron dos antibióticos, el PROS 002 y PROCIDE L-3000 en diferentes Figura 1. Diagrama de acción del antibiótico. Al finalizar las fermentaciones, se evaluó por observación al microscopio la presencia de flóculos y la viabilidad de la levadura; además se determinó la concentración de alcohol, los

disminución de la viabilidad de las levaduras, lo que permitiría que las levaduras puedan reutilizarse en un mayor número de ciclos y por lo tanto obtener beneficios económicos. [3] Verstrepen, K.J.

4 azúcares iniciales y finales, el grado Brix y el ph. Los resultados obtenidos fueron alentadores, pues aunque el uso del antibiótico no trae como consecuencia el aumento de las concentraciones de alcohol, si logra eliminar la floculación y evitar la disminución de la viabilidad de las levaduras, lo que permitiría que las levaduras puedan reutilizarse en un mayor número de ciclos y por lo tanto obtener beneficios económicos. [3] Verstrepen, K.J., et al., Yeast flocculation: what brewers should know. Applied Microbiology and Biotechnology, (3): p Se recomienda realizar nuevos ensayos con el nutriente para determinar si es la melaza o la levadura lo que no permite aumentar el grado de alcohol y evaluar la posibilidad de introducir el antibiótico al proceso, sin olvidar tener en cuenta que la eliminación de los productos bacterianos podría afectar las características organolépticas del producto. Figura 2. Medición del Brix y ph REFERENCIAS [1] Virtual Visitada 08/10/2013 [2] E.V Soares, Flocculation in Saccharomyces cerevisiae: a review. Journal of Applied Microbiology, , 1 18 Figura3. Destilación de las muestras

5 Figura4. Medición del alcohol Figura7. Ensayo 4 con antibiótico L x Figura5.Fermentaciones en el Laboratorio Figura6. Floculación en control 1 del Ensayo 4. 20x

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