Esquema de un proceso industrial
Etapas del proceso industrial:
1) Propagación de cultivos, lo que se realiza en el laboratorio y que comienza generalmente en un tubo de ensayo que contiene un repique reciente del microorganismo o un tubo liofilizado o congelado donde se conserva la cepa de interés o de una colonia del microorganismo previamente seleccionada.
Este material microbiológico seleccionado constituye el punto de partida con el cual se debe aumentar la cantidad del mismo mediante sucesivos pasajes en frascos de volúmenes crecientes que son generalmente operados en agitadores de vaivén o rotatorios en cámaras de cultivo.
2) Fermentación: con el material obtenido anteriormente, se siembra el tanque de inoculo que puede tener un volumen de 50, 500 o 1000 1 según la escala industrial posterior.
Del tanque de inoculo se pasa posteriormente al fermentador industrial cuyo volumen, que varía de acuerdo al producto a obtener y a su concentración, está comprendido comúnmente entre 10,000 y 100,000 l. En algunos casos especiales, como en la producción de proteína unicelular, los tanques de fermentación pueden llegar hasta 1,000,000 l.
Un proceso esencial ligado a la producción es la preparación y esterilización de los medios que se lleva a cabo también en esta etapa (previamente a la inoculación) ya sea en el tanque de inóculo o en el reactor industrial.
3) Operaciones y proceso de separación y purifición de los productos; estas etapas comprenden en forma general y sucesivamente:
a) separación de insolubles por filtración, centrifugación, o decantación;
b) separaciones primarias por extracción, absorción, adsorción, ultrafiltración;
c) purificación por extracción líquido-líquido, o extracción a dos fases acuosas, o cromatografía de afinidad, y finalmente
d) aislamiento del producto.
4) Tratamiento de efluentes: si bien no tiene una relación directa con el producto, que es la razón de ser de la industria de fermentación, representa una etapa imprescindible porque es fundamental controlar la calidad del efluente que sale de la fábrica y que es enviado generalmente a un curso de agua, sea un canal, arroyo, un río o al mar.
Es importante tener en cuenta que todas las etapas de un proceso de fermentación deben estar íntimamente ligadas e integradas ya que es indispensable que el proceso sea optimizado globalmente.
Cada etapa debe considerar la importancia e influencia de los procesos y operaciones anteriores y también de los siguientes para poder cumplir con ese concepto de integración.
La calidad de una cepa de microorganismo debe estar supeditada a su real capacidad de producción en el fermentador.
Pero además es necesario que esa cepa, altamente productora, no produzca, por ejemplo, dificultades en la etapa de separación y purificación como es el caso de cepas de Penicillium chrysogenum que no pueden utilizarse porque producen pigmentos que encarecen las etapas de purificación.
Lo mismo sucede con el uso de medios, basados en subproductos como el suero de queso, que pueden dar buenos rendimientos de un producto pero que representan un inconveniente en la etapa de purificación.
Además, el reactor y las condiciones de operación deben ser tales que aseguren la productividad máxima del proceso y la calidad del producto, que en algunos casos depende de las condiciones de operación empleadas como sucede con algunos preparados enzimáticos cuya composición es regulada según como se opere en la etapa de la fermentación y en la correspondiente a la separación y purificación.
Fuente: Apuntes de Microbiología Industrial del Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la OEA.
