Fermentar
La fermentación es un proceso de transformación bioquímica en el que microorganismos o enzimas descomponen sustratos orgánicos y forman productos metabólicos como ácidos, alcoholes, gases o aromas. La fermentación se utiliza en la industria alimentaria, farmacéutica y biotecnológica para conservar y refinar productos, o para producir sustancias activas y aromáticas específicas. Los procesos de fermentación típicos son la producción de yogur, chucrut, cerveza, vino, vinagre, enzimas o principios activos farmacéuticos.
Desde el punto de vista material, los microorganismos transforman sustratos ricos en energía (por ejemplo, azúcar) en condiciones generalmente anaeróbicas o microaeróbicas. Una reacción de fermentación muy simplificada (fermentación láctica) puede representarse, por ejemplo, de la siguiente manera:
C₆H₁₂O₆ → 2 · C₃H₆O₃
La glucosa se transforma en ácido láctico, lo que libera energía en forma de ATP en el microorganismo. En la fermentación alcohólica, una fórmula molecular habitual es:
C₆H₁₂O₆ → 2 · C₂H₅OH + 2 · CO₂
Aquí, la glucosa se transforma en etanol y dióxido de carbono.
Técnicamente, la fermentación suele tener lugar en biorreactores o tanques de fermentación. Las variables importantes del proceso son la temperatura, el valor del pH, el suministro de oxígeno (aireado o sin airear o con poco aire), la intensidad de agitación, la composición de los nutrientes y la duración. La cinética del crecimiento de los microorganismos se describe a menudo con la siguiente relación simplificada:
μ = (1/X) · (dX/dt)
- μ: tasa de crecimiento específica
- X: Concentración de biomasa
t: Tiempo Tiempo
La formación del producto puede considerarse con enfoques de balance similares, por ejemplo:
r_P = (dP/dt)
- r_P: tasa de formación del producto
- P: Concentración del producto
En los mezcladores y los recipientes de proceso, es fundamental que los microorganismos, el sustrato y, en su caso, los gases añadidos se distribuyan de manera homogénea para los procesos de fermentación. Una agitación eficaz garantiza que la temperatura y el valor del pH se mantengan uniformes, que los nutrientes se distribuyan bien y que las condiciones de reacción sean lo más similares posible en todos los puntos del fermentador. Esto favorece una calidad reproducible del producto, un perfil aromático definido y rendimientos constantes.
La fermentación puede realizarse como proceso discontinuo, discontinuo alimentado o continuo, dependiendo del objetivo del proceso. En la fermentación discontinua, se prepara un lote y se lleva hasta el grado de conversión deseado. En el proceso discontinuo alimentado, el suministro de sustrato durante la fermentación puede controlarse de forma específica para evitar reacciones secundarias no deseadas (por ejemplo, debido a concentraciones excesivas de azúcar). Los aparatos Amixon® son ideales para los procesos de fermentación. Esto se explica en la entrada del blog «Fermentación en el reactor fermentador amixon».