DISEÑO DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE PEDIOCINA POR Pediococcus acidilactici

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1 DISEÑO DE UNA PLANTA PRODUCTORA DE PEDIOCINA POR Pediococcus acidilactici Domínguez Sánchez Genoveva, García Mendoza Patricia G., Domínguez López Hirám Santiago, Franco Arteaga Claudia Imelda. Instituto Tecnológico de Veracruz, Miguel Ángel de Quevedo 2779, Veracruz Ver. CP , fax gedosa2000@hotmail.com, hiram20@yahoo.com Introducción La pediocina es una bacteriocina que se obtiene en este caso a partir de Pediococcus acidilactici, actualmente no existe en el mercado pero presenta elevada actividad inhibitoria en algunas especies de Listeria monocytogenes entre otros varios microorganismos patógenos lo que origina un amplio espectro inhibitorio 1. Esta bacteriocina es un conservador natural que, aplicado en alimentos produce aromas y sabores mejores para el consumidor, así como una vida de anaquel mayor, que podría sustituir a conservadores químicos que actualmente se utilizan en la industria alimentaria. Entre los productos a los cuales puede ser aplicada la pediocina está uno de interés particular; los lácteos 2. La demanda de leche, quesos y yogurt es alta en territorio mexicano, pues la leche es un producto de primera necesidad, por lo que el mercado al que va dirigido este conservador es amplio. La cepa fue aislada en el laboratorio de Microbiología de la UNIDA en el Instituto Tecnológico de Veracruz en un medio rico 3, este fue optimizado a 10 componentes (g/l): D- glucosa 20, Peptona de caseína10, Extracto de carne 8, Extracto de levadura 4, Tween 80 1, Acetato de Sodio 5, Fosfato dipotásico 2, Citrato diamónico 2, Sulfato de Magnesio 0.2 y Sulfato de manganeso 0.04, el cual se utiliza como medio de propagación y producción. El ph se mantendrá 5.0, la temperatura a 37 C y la agitación será de 52 rpm y rpm en el bioreactor semilla y el bioreactor de producción respectivamente 4. El inóculo en ambos niveles será del 2% v/v. y el tiempo de crecimiento de la cepa en el tanque semilla de 24h. No así el fermentador de producción (18 horas) a este tiempo se alcanzará una concentración de Pediocina de 0.55kg por lote (1.75 g/l).

2 Ya que la Pediocina es un metabolito extracelular no existe inconveniente para separar el producto por centrifugación antes de ser secada por aspersión. 5 La base de cálculo para el diseño de la planta es aproximadamente de 200 kilogramos de pediocina /anuales, definida en función de la proyección de la demanda de lácteos procesados al año 2014, basada en el estudio de mercado. La selección y diseño del proceso tecnológico consiste de tres etapas: a) fermentación con su respectivo semillero, b) separación de células, c) secado de la pediocina. Se ubica la planta en el Municipio de Tierra Blanca Veracruz, México, como resultado del análisis de los indicadores demográficos sociales y económicos, además de contar con un terreno ya establecidos. Por último el estudio económico, muestra que la planta es rentable pues se trabaja por encima del punto de equilibrio y esto significa que los ingresos son mayores que los costos de producción a partir de 20 kg de pediocina por lo que la inversión propuesta permitiría la instalación y puesta en marcha de la planta. Objetivo Evaluar la factibilidad técnica y económica de una planta productora de pediocina a partir de Pediocuccus acidolactici establecida en la Republica Mexicana. Desarrollo Experimental y Metodología Evaluar la factibilidad técnica y económica se requiere establecer una base de cálculo en base a la demanda de los posibles consumidores, La proyección de la demanda se hace con respecto a los lácteos procesados en México, haciendo una relación con la cantidad de Delvo Plus conservador que actualmente se encuentra en el mercado, tiene 2.5% de Nisina ( bacteriocina de referencia ) utilizada en productos lácteos, se estima la cantidad necesaria a producir de Pediocina.6 La capacidad de diseño de la planta está definida por la producción de Pediocina que se proyecta para el año Teniendo la base de calculo se hace el diseño de los equipos requeridos, se establece la distribución de los mismos y se evalúa los costos totales de producción con los beneficios obtenidos por la venta del producto, para determinar el punto de equilibrio

3 Resultados El consumo nacional de leche ha registrado un alto crecimiento, debido a los procesos de desregulación y apertura comercial (Tabla 1). El comportamiento histórico ya descrito permite formar la proyección de la demanda por medio de regresión lineal (Figura 1), esto es a 10 años en el futuro de la producción de productos lácteos, la cual está basada en la línea de tendencia, las cuales muestran un mercado que ha ido creciendo; esto puede observarse en el incremento de 10, Toneladas que son necesarias en el 2004 a 13, Toneladas para el Por esta razón se podría pensar que el proyecto desde un inicio es factible. La producción de Pediocina que se proyecta para el año 2014 es de Kg. / año (Tabla No 1) Se necesitan 600 mg de Delvo Plus que solo el 2.5% es Nisina; para un Kg de producto y conociendo se hace la relación de que 15 mg de Nisina son necesarios por cada Kg de producto. Dado que la cantidad a producir es muy grande para la capacidad productora de la planta se ha determinado cubrir las necesidad del 100% de la demanda total Toneladas Año Figura 1: Consumo Nacional de Leche y derivados ( ) Fuente: SAGARPA, CONASUPO Y SE Fuente: SAGARPA, CONASUPO Y SE

4 Tomando en cuenta que las actividades de Nisina y Pediocina son parecidas; puede ser expresada en términos de Pediocina ( tabla 2) y de acuerdo con las unidades de actividad que tiene la Nisina de 1x10 6 UA / g de Nisina se hace la equivalencia para Pediocina; en base a esto se obtiene la última columna de la tabla presentada a continuación Tabla 1: Historial de la demanda de Pediocina en base a la producción lácteos en México Periodo Producción Importaciones (Tn) (Año) (Tn) En polvo Otros lácteos* Consumo Total ,577 2, , ,141 2, , ,717 2, , ,966 2, , ,404 2, , ,320 2, , ,398 1, , ,586 1, , ,848 1, , ,315 1, , ,877 1, , ,311 1, , ,501 2, ,409 *Yogur, queso

5 Año Índice de Trabajos en Extenso Tabla 2 : Proyección de la demanda de Pediocina en base a la producción lácteos en México Lácteos (Tn) Pediocina (Kg/año) UA x10 11 En polvo Importaciones Otros lácteos* (Tn) Consumo Total , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,134 El programa de producción está dividido de tal manera que para el año 2014 se alcance la producción deseada, por esta razón la producción iniciará con kg /año lo cual representa el 50 % de la capacidad instalada de la planta, lo cual será llevado acabo durante los primeros cuatro años de vida de la planta. Los siguientes tres años de vida de la planta la producción será de kg / año; esta cantidad representa el 75% de la capacidad instalada de la planta. Durante los tres años siguientes la producción será de Kg. / año que representa el 100% de la capacidad instalada de la planta. La razón por la cual se estableció estos niveles de producción es por el hecho de que el producto es nuevo en el mercado y necesita primero darse a conocer y poco a poco ir tomando un lugar en el mercado y en la preferencia de los consumidores.

6 El nombre comercial del producto será PEDIOTEC, la presentación en el mercado de este producto dirigido a la industria de los lácteos como conservador alimenticio natural, será en frascos de plásticos en presentación de 1 kg total de producto La composición de PEDIOTEC es la siguiente 3.46% de Pediocina, 25% de glucosa residual, 70.78% de sales y ácido láctico. El punto de equilibrio es el nivel de producción en el que los beneficios por ventas son exactamente iguales a la suma de los costos fijos y los variables. Teniendo en cuenta que se planea producir 200kg aproximadamente de pediocina se hace una relación de acuerdo a los ingresos y costos en una tabla a partir de diferentes cantidades de producto para obtener el punto de equilibrio. Tabla 8 Punto de equilibrio El punto en el cual se interceptan los ingresos y los costos totales proporciona la cantidad en kg de producto en el cual no hay ni perdidas ni ganancias, es decir el punto de equilibrio que es aproximadamente a los 20 kg de pediocina a partir de los cuales se obtienen ganancias. Tabla 3 Análisis de Ingresos Producción anual de Pediocina (PA) kg Costo de Pediocina por Kg (CP) $ 200, Ingresos = (PA)(CP) $39,511, Concepto Tabla 4 Costos de Producción Costos en Pesos Ingresos $39,511,260 Costos Totales $ 6,988,682 Costos Variables $ 3,547,094 Costos Fijos $ 3,441,587

7 PUNTO DE EQUILIBRIO Ingresos CT kg DE PRODUCTO Figura 2: Determinación del punto de equilibrio Conclusiones El mercado de consumo es extensivo no solamente a los lácteos, sino a la industria alimentaria en general, dada su alta eficiencia en contra de un amplio rango de microorganismos ya que tiene amplia actividad tanto en medio ácida como en medio neutra. El estudio económico muestra mediante el punto de equilibrio que nuestro producto es rentable por lo que, el trabajo previo sería factible en caso de llevarse a cabo, la capacidad de la planta instalada sería de ( Kg. / año que representa el 100% de la capacidad). El estudio económico muestra también que se trabaja por encima del punto de equilibrio, esto quiere decir que a partir de la producción de 20 kg de PEDIOTEC que es el 10% de la producción total, se tendrán ganancias por encima de los costos, teniendo en cuenta que si se van a producir 200 kg en un año, en un mes y medio se empezarán a obtener ganancias.

8 Bibliografia [1] Micloth López del Castillo Lozano, 1998, Aislamiento de Pediococcus acidilactici ITV26 y Caracterización parcial de la Bacteriocina producida. Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Veracruz [2] Sanders ME. (2000). Considerations for Use of probiotic bacteria to modulate human health J. Nut S-390S. [3] Martínez González J. L. (2001) Efectos de diferentes fuentes de carbono sobre la producción de una bacteriocina a partir del Pediococcus acidilactici ITV26 Tesis profesional, Ingeniero Bioquímico, Instituto Tecnológico de Villahermosa. [4] González Gómez N., (2002), Producción, Purificación y caracterización parcial de la bacteriocina de Pediococcus acidilactici ITV26.Tesis de Químico Farmacéutico Biólogo. Universidad Veracruzana. [5] Martínez González J. L. Efectos de diferentes fuentes de carbono sobre la producción de una bacteriocina a partir del Pediococcus acidilactici ITV26 Tesis profesional (2001)