Efecto de la concentración de material inerte en un biocatalizador de alginato de calcio con células inmovilizadas sobre la fermentación láctica

The effect on lactic fermentation of concentrating inert material with immobilised cells in a calcium alginate biocatalyser

Colombia es uno de los principales cultivadores mundiales de caña de azúcar y no ha desarrollado una industria de fermentación diversificada, centrándose principalmente en la producción de alcoholes y levaduras. El ácido láctico y sus derivados, constituyen una alternativa que da mayor valor agregado al azúcar producido y con ello se beneficiaría a las regiones que lo producen. En el presente trabajo se evaluó la cinética de producción de ácido láctico utilizando células inmovilizadas en alginato de calcio con un inerte con características zeolIticas en diferentes concentraciones. Se empleó como microorganismo Lactobacillus delbrueckii en un medio compuesto principalmente por sacarosa y extracto de levadura. Para los ensayos se emplearon reactores de mezcla total sin control de pH. Los resultados indican que un porcentaje de inerte entre 2 y 3% mejora la retención celular y la difusividad, produciendo por consiguiente mayores conversiones y velocidades de reacción.

Introducción

La tendencia mundial actual hacia la utilización de recursos renovables como reemplazo  de  los  recursos  fósiles,  ha hecho que la producción de  ácido  láctico  se  realice  casi exclusivamente por vía fermentativa.  La  producción  de este ácido es un tema que ha logrado un renovado interés gracias a la aplicación de este ácido para la fabricación de polímeros y solventes  biodegradables  y  por  ser  un intermedio en la producción de otros compuestos (Datta, 1995).

En Colombia no existe  actualmente  producción  de  ácido láctico ni de sus derivados, pero sí se consume una cantidad equivalente a mil  millones  de  pesos  anuales  de estos productos. Esto último, sumado a la abundancia existente de un sustrato utilizable para la fermentación láctica como es el azúcar de caña, hace necesario tener en cuenta al ácido láctico como una  alternativa  para producir desarrollo a mediano plazo.

La inmovilización de microorganismos es una alternativa para superar la baja productividad y la fuerte inhibición por producto que experimenta la fermentación en lote convencional. Adicionalmente tiene otras ventajas sobre esta última como actividad estable, reusabilidad, posibilidad de operación continua y bajo riesgo de contaminación. De las técnicas de inmovilización conocidas, una de las más populares debido a su sencillez y bajo costo es el método de atrapamiento en geles, especialmente en alginato de calcio (Senthuran, 1997; Senthuran, 1999; Oyaas, 1996; Tango, 2002). Sin embargo, este método de inmovilización  hace que se puedan presentar efectos difusionales dentro de las partículas del soporte que pueden causar la muerte por inanición de los microorganismos que se encuentren a una mayor profundidad en el interior del soporte y por lo tanto disminuir la productividad de este tipo de fermentaciones (Tuli, 1985; Yoo, 1996; Cronopoulous, 2002). Por consiguiente, autores como Burns, 1985, han estudiado la adición de materiales como magnetita, polvo de ladrillo, etc., como medio para aumentar la porosidad del catalizador. Este trabajo pretende entonces evaluar el efecto de la introducción de un agente inerte dentro de la matriz de alginato de calcio sobre la producción de ácido láctico en una fermentación con células inmovilizadas.