PRODUCCION DE PRODUCCION DE LEVADURA PARA LA LEVADURA PARA LA

FABRICACION DE PANFABRICACION DE PAN

YENIT HIGUERA QUINTEROYENIT HIGUERA QUINTEROMARLEY CAROLINA VILLAMIZARMARLEY CAROLINA VILLAMIZAR

JUAN JOSE PEREZJUAN JOSE PEREZALBERTO ASBRUBAL ANGARITAALBERTO ASBRUBAL ANGARITA

BIOPROCESOSBIOPROCESOS

INTRODUCCIONINTRODUCCION

• Levadura es cualquiera de los diversos hongos Levadura es cualquiera de los diversos hongos microscópicos unicelulares que son importantes microscópicos unicelulares que son importantes por su capacidad para realizar la fermentaciónpor su capacidad para realizar la fermentación de hidratos de carbono, produciendo distintas de hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.sustancias.

• Con la introducción de la aireación en el proceso Con la introducción de la aireación en el proceso de producción, que tiene lugar en 1879, se de producción, que tiene lugar en 1879, se aumentan considerablemente los rendimientos, aumentan considerablemente los rendimientos, que pasan a ser del 50 al 60% del teórico. La que pasan a ser del 50 al 60% del teórico. La levadura aeróbica produce dióxido de carbono, levadura aeróbica produce dióxido de carbono, agua y una producción relativamente alta de agua y una producción relativamente alta de nueva levadura.nueva levadura.

OBJETIVOSOBJETIVOS OBJETIVO GENERALOBJETIVO GENERAL

• Producir biomasa de levadura en cultivos bacth en Producir biomasa de levadura en cultivos bacth en condiciones aerobias.condiciones aerobias.

OBJETIVOS ESPECIFICOSOBJETIVOS ESPECIFICOS

• Realizar la producción de biomasa en dos cultivos batch, Realizar la producción de biomasa en dos cultivos batch, uno con solo melaza y otro en condiciones nutricionales de uno con solo melaza y otro en condiciones nutricionales de acuerdo a los requerimientos de acuerdo a los requerimientos de Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae, cerevisiae, en cultivo batch.en cultivo batch.

• Analizar el crecimiento celular del microorganismo en Analizar el crecimiento celular del microorganismo en ambos biorreactores haciendo un estudio de la curva de ambos biorreactores haciendo un estudio de la curva de crecimiento e interpretando sus fases.crecimiento e interpretando sus fases.

• Establecer diferencias en la producción de biomasa de Establecer diferencias en la producción de biomasa de levadura en diferentes condiciones nutricionales con el fin levadura en diferentes condiciones nutricionales con el fin de comparar cual es más óptimo para el crecimiento de de comparar cual es más óptimo para el crecimiento de Saccharomyces cerevisiae.Saccharomyces cerevisiae.

SaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiae

Tiene forma elíptica y un gramo de levadura comprimido Tiene forma elíptica y un gramo de levadura comprimido contiene más de siete millones de células.contiene más de siete millones de células. Durante la producción industrial la levadura se reproduce Durante la producción industrial la levadura se reproduce rápidamente y en gran cantidad utilizando como nutrimento un rápidamente y en gran cantidad utilizando como nutrimento un substrato de azucarado compuesto por melaza. La fermentación substrato de azucarado compuesto por melaza. La fermentación es aeróbica: grandes cantidades de aire vienen insufladas en el es aeróbica: grandes cantidades de aire vienen insufladas en el caldo de cultivo, bajo el cuidadoso control. caldo de cultivo, bajo el cuidadoso control. Cuando en cambio viene utilizado en el amasijo, la levadura Cuando en cambio viene utilizado en el amasijo, la levadura crece muy lentamente y utiliza la mayor parte de los azúcares crece muy lentamente y utiliza la mayor parte de los azúcares nutritivos para producir anhídrido carbónico y alcohol. Esta es la nutritivos para producir anhídrido carbónico y alcohol. Esta es la acción fermentadora que interesa a la panificadora.acción fermentadora que interesa a la panificadora.

ACCIÓN DE LA LEVADURA EN LA ACCIÓN DE LA LEVADURA EN LA

MASAMASA

• La levadura se nutre principalmente de La levadura se nutre principalmente de azúcares y compuestos nitrogenados; y azúcares y compuestos nitrogenados; y sus enzimas transforman los azúcares en sus enzimas transforman los azúcares en gas carbónico y alcohol. gas carbónico y alcohol.

• La principal fuente nutritiva de la levadura La principal fuente nutritiva de la levadura es la harina, que contiene es la harina, que contiene aproximadamente un 1,5% de sacarosa, aproximadamente un 1,5% de sacarosa, así como glucosa, fructosa y lactosa que así como glucosa, fructosa y lactosa que representan alrededor de menos del 0,5%. representan alrededor de menos del 0,5%.

FUNCIONES DE LA LEVADURAFUNCIONES DE LA LEVADURA

Además de la producción de gas y alcohol en la Además de la producción de gas y alcohol en la masa, la levadura realiza otras funciones: masa, la levadura realiza otras funciones:

• Al hacer inflar la masa, el gas carbónico estira el Al hacer inflar la masa, el gas carbónico estira el gluten dando a la miga su estructura porosa y gluten dando a la miga su estructura porosa y ligera.ligera.

• La levadura influye en el aroma de la miga La levadura influye en el aroma de la miga gracias a los productos secundarios de gracias a los productos secundarios de fermentación.fermentación.

• Juega un papel importante en la coloración de la Juega un papel importante en la coloración de la corteza. corteza. Aumenta el valor nutritivo al suministrar el pan Aumenta el valor nutritivo al suministrar el pan proteína suplementariaproteína suplementaria

• Convierte a la harina cruda en un producto ligera. Convierte a la harina cruda en un producto ligera. • Da el sabor característico al pan.Da el sabor característico al pan.

LAS ENZIMAS DE LA LEVADURALAS ENZIMAS DE LA LEVADURA

Las enzimas de la levadura actúan como Las enzimas de la levadura actúan como catalizadores en la fermentación ayudando a la catalizadores en la fermentación ayudando a la conversión de algunos azucares compuestos a conversión de algunos azucares compuestos a azucares simples y fácilmente digeribles por la azucares simples y fácilmente digeribles por la levadura. Las enzimas que hay en la levadura levadura. Las enzimas que hay en la levadura son las siguientes:son las siguientes:

• Proteasa, ablanda el gluten actuando sobre la Proteasa, ablanda el gluten actuando sobre la proteína.proteína.

• Invertasa, actúa sobre los azucares compuestos.Invertasa, actúa sobre los azucares compuestos.• Maltasa, actúa sobre la maltosa.Maltasa, actúa sobre la maltosa.• Zimasa, actúa sobre los azucares simples.Zimasa, actúa sobre los azucares simples.

PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO 1. Diluir la melaza hasta 12º brix (2.2 litros)

2. Añadir 1 L de melaza al birreactor (1) y 100 ml al preinoculo (1), hacer lo mismo con el biorreactor (2) y el preinoculo (2).

3. Añadir 1 ml de acido sulfúrico a cada birreactor

4. Al biorreactor (2) añadir algunos macroelementos como el nitrógeno, zinc, hierro fósforo y calcio. Según requerimientos de Saccharomyces cerevisiae.

5. Llevar a autoclavar los birreactores y los preinoculos.

6. Preparación del preinoculo (1) y (2): en condiciones estériles inocular 1 gr de levadura en 100 ml de melaza

7. Colocar a agitar los preinoculos por un tiempo de 24 h.

8. Inocular los birreactores (1) y (2) con los preinoculos (1) y (2) respectivamente..

9. En condiciones de aireación (83 VVM) colocar a producir levadura

10. Hacer un estudio para la curva de crecimiento. (Tomar datos como la concentración de biomasa, sustrato, ph, producto, Tº).

11. Separar la biomasa de la melaza por centrifugación continua.

12. Realizar un lavado para reducir los sólidos no debidos a levaduras que pueden  dificultar la filtración y oscurecer el color de la levadura

13. Hacer una deshidratación por filtración.

14. Envolver la biomasa en papel celofán.

Para crecimiento óptimo de Para crecimiento óptimo de Saccharomyces cerevisiae necesitamos Saccharomyces cerevisiae necesitamos las siguientes concentraciones de las siguientes concentraciones de macroelementosmacroelementos::

• Fuente peptona = 5.5 Fuente peptona = 5.5 gr. de peptonagr. de peptona Litro de melazaLitro de melaza

• Fuente Fosfato tricalcico. = Fuente Fosfato tricalcico. = 21.47 21.47 gr de fos tricagr de fos trica Litro de melazaLitro de melaza

• Fuente sulfato de Zinc = Fuente sulfato de Zinc = 0.54 0.54 gr de sulf de zngr de sulf de zn Litro de melazaLitro de melaza

• Fuente cloruro ferroso = Fuente cloruro ferroso = 0.180.18 gr de clor ferr gr de clor ferr Litro de melazaLitro de melaza

RESULTADOS. BIORREACTOR IRESULTADOS. BIORREACTOR I Tiempo(h

) 0 2 4 24 26 33 48 50 52preinoculo

[ ] celulas (Celulasml-1 x 10-7)

2.8 5.35 8.05 23.2 25.08 31.5 28.2 22.6 16.9 26.3

BIORREACTOR 1

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60

TIEMPO

BIO

MA

SA

Tiempo(h

) 0 2 4 24 26 33 48 50 52preinoculo

[ ] celulas (Celulasml-1 x 10-7)

6.8 8.5 9.7 33.4 36.6 52.9 50.5 47.8 42.6 38.2

BIORREACTOR IIBIORREACTOR II

BIORREACTOR II

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60

TIEMPO

BIO

MA

SA

CALCULOSCALCULOS

BIORREACTOR I BIORREACTOR II

µmax 0.051 h-1 0.060 h-1

Td 13.59 h 11.55 h

Yxs 1.93 gr de biomasa gr de sustrato

6.07 gr de biomasa gr de sustrato

s 0.25 gr de glucosa/ litro

0.25 gr de glucosa/ litro

µ 0.046 h-1 0.054 h-1

DISCUSIONESDISCUSIONES• El preinoculo puede representar la fase de adaptación de El preinoculo puede representar la fase de adaptación de S S

cerevisiaecerevisiae al medio, debido a que el microorganismo se al medio, debido a que el microorganismo se encuentra en adaptación al nuevo ambiente. En esta etapa encuentra en adaptación al nuevo ambiente. En esta etapa µ = 0.µ = 0.

• Se observo ha medida que aumenta la concentración celular Se observo ha medida que aumenta la concentración celular disminuye la concertación de sustrato (sacarosa) en el disminuye la concertación de sustrato (sacarosa) en el medio, debido a que medio, debido a que S cerevisiae S cerevisiae ha consumido los ha consumido los nutrientes del medio. Esta etapa representa la fase de nutrientes del medio. Esta etapa representa la fase de crecimiento en la cual µ = µmax.crecimiento en la cual µ = µmax.

• Según los resultados obtenidos podemos indicar que la Según los resultados obtenidos podemos indicar que la concentración de sustrato en el medio disminuye hasta que concentración de sustrato en el medio disminuye hasta que llega a una concentración mínima en la cual llega a una concentración mínima en la cual S cerevisiaeS cerevisiae empieza su fase de desaceleración en la cual µ < µmax y el empieza su fase de desaceleración en la cual µ < µmax y el crecimiento se hace mas lento.crecimiento se hace mas lento.

• Se observo que al cabo de 2 semana aprox la velocidad de Se observo que al cabo de 2 semana aprox la velocidad de crecimiento se acercaba a cero o a una fase de muerte o crecimiento se acercaba a cero o a una fase de muerte o declive.declive.

• Se observo que el rendimiento de biomasa obtenido en el Se observo que el rendimiento de biomasa obtenido en el bioreactor II fue mayor al del bioreactor I, ya que el bioreactor II fue mayor al del bioreactor I, ya que el birreactor II poseía la concentración de nutrientes necesaria birreactor II poseía la concentración de nutrientes necesaria para el crecimiento optimo de para el crecimiento optimo de S cerevisiae.S cerevisiae.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• La levadura es un microscópico hongo unicelular del La levadura es un microscópico hongo unicelular del género género Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae, presente en la , presente en la naturaleza y es el ingrediente principal en la naturaleza y es el ingrediente principal en la panificación porque es responsable del volumen, de la panificación porque es responsable del volumen, de la estructura, del aroma y del gusto del pan.estructura, del aroma y del gusto del pan.

• La melaza es un medio que contiene gran cantidad de La melaza es un medio que contiene gran cantidad de elementos esenciales para el crecimiento del elementos esenciales para el crecimiento del microorganismo, pero algunos de ellos se encuentran microorganismo, pero algunos de ellos se encuentran en menores cantidades por lo que se hace necesario en menores cantidades por lo que se hace necesario estudiar las características nutricionales del estudiar las características nutricionales del microorganismo.microorganismo.

• La velocidad especifica de crecimiento en la fase La velocidad especifica de crecimiento en la fase exponencial y desaceleración en un cultivo exponencial y desaceleración en un cultivo discontinuo, depende de la concentración de discontinuo, depende de la concentración de nutrientes en el medio.nutrientes en el medio.

• Para lograr un máximo rendimiento en el bioproceso Para lograr un máximo rendimiento en el bioproceso es necesario manipular algunos parámetros como el es necesario manipular algunos parámetros como el pH, aireación y concentración de sustrato pH, aireación y concentración de sustrato

GRACIAS POR SU GRACIAS POR SU ATENCIONATENCION