CAPITULO 2. BIOQUÍMICA DE LAS FERMENTACIONES A PARTIR DE
4.3 Condiciones de aireación
Muchos microorganismos, tanto levaduras como bacterias, crecen en condiciones anaeróbicas y el oxígeno en exceso tiene un efecto negativo sobre la producción de etanol. En las bacterias, por ejemplo, la aireación induce la producción de subproductos incluyendo acetatos, acetaldehídos y lactatos y además, el oxígeno tiene un efecto inhibitorio sobre el consumo de sustrato y el crecimiento microbiano. A bajas concentraciones de sustrato, las velocidades de crecimiento y el rendimiento de biomasa son independientes de la presencia de oxígeno. De forma opuesta, a altas concentraciones de sustrato, decrecen los parámetros de crecimiento, [57].
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5 MEJORAMIENTO DE MICROORGANISMOS PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL
En la sección anterior se presentaron tres de los factores que más afectan el desarrollo de los microorganismos en la producción de etanol. Un microorganismo ideal para ser utilizado a nivel industrial debe cumplir con una gran cantidad de requisitos generales y específicos, de acuerdo con las características propias del proceso de producción de etanol a partir de diferentes materias primas, [59]. Algunos requisitos generales que debe cumplir una cepa industrial son:
Posibilidad de obtener cultivos puros. Genéticamente estables.
Fácil de conservar por periodos largos de tiempo. Tasa elevada de producción de formas de propagación. Tasa elevada de crecimiento en preinóculo y en fermentador. Ausencia de problemas tecnológicos durante el escalado. Producción rápida de los metabolitos de interés.
Fácil separación entre el producto y el microorganismo. Producción mayoritaria del metabolito de interés.
Falta de producción de sustancias tóxicas. Susceptible de mejoramiento genético.
Para la producción de etanol a partir de materiales azucarados, amiláceos o lignocelulósicos, las cepas a utilizar deben cumplir con una serie de propiedades específicas, que pueden agruparse en las siguientes necesidades, [59]:
Consumir sustratos económicos tales como residuos agroindustriales. Disminuir los costos de pretratamiento, consumiendo materias primas en su
forma natural.
Reducir fenómenos de inhibición y pérdida de actividad durante la fermentación.
Evitar la producción de subproductos no deseados.
Disminuir los costos y procesos para la separación de biomasa.
Las características que se deben considerar en la selección del microorganismo más apto para la producción de etanol a partir de hidrolizados de CCS, tomando en cuenta todo lo mencionado a lo largo de este capítulo, es que estas soluciones poseen una gran variedad de azúcares asimilables y que estos deben ser aprovechados al máximo.
48 También debe considerarse que cualquier mejora que se pueda hacer sobre el metabolismo de cualquier cepa puede resultar en una forma de optimización del proceso de producción de etanol, pero a su vez puede representar un gasto adicional en los costos de operación. Todos estos factores se consideraran en los próximos capítulos, en donde este proceso se evaluará experimentalmente, a nivel de ingeniería de proceso y a nivel económico mediante el uso de software especializado.
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