producción de ácido cítrico por fermentación
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Rev Teacutelt lng Univ Zulla Vol 15 No 3 201 - 207 1992
Produccioacuten de aacutecido ciacutetrico por fermentacioacuten
Zulay Maacutermol Peacuterez Gisela Paacuteez R Fac de Ingenieriacutea Universidad del Zulia
Resumen
El presente trabajo tiene por objelo estudiar la produc Ion de aacutecido iacuteUico por fermentacioacuten
sumergida on Aspergil1us niger 4396 uWizando como fuenle de carbono y energiacutea harina de yuca (sustrato no convencional) y azuacutecar refinada en procesos disconllnuos y continuos respectivamente Se usoacute omo fuenle nitrog nada sulJalo de amonio La temperatura para ambos procesos St mantuvo entre 28 y 30deg C Se valuaron Ias siguJenles variables Biomasa pH Azuacutecar residual Almidoacuten y Acido Ciacutetrico
Los resultados lndkan que con harlna de yuca no se requiere la adicioacuten de la fu nte de nilroacutegeno su contenido es suficiente para garanUzar la produccioacuten de aacutecido citrico A pH inidal de 20 se produjo hidroacutelisis aacutecida con la fonuacioacuten de dextTinas y olros productos no rennenlesdbles lo que dismlnuyoacute el rendimiento 11294 Y 1692) A pH 5 89 el r~ndLmienlo fue superlor alcan7ando un valor de 2981
Se observaron bajas productMd~des para el cultivo ontinuo debido a la poca concentracioacuten de aacutecido en el medio aJ iniciar el flujo ontinuo aproximadamente a las 72 horas
Palabras claves Acido Ciacutetrico Fennenlacioacuten
Citric acid production by fermentation Abstract
The foJlowmg research has the purpose to sludy lhe Cllric Acid Production by submerged fermenlalion wllh A niger 4396 uslng cassava meal (unconventional substrales) and refined sugar as carbon and energy SOUTce In batch arJd conUnuous pro esses respecUvely It was used Arumonia SuJphale as nilrogenaled source The lemperalure rol bolh processes was hed between 28 and 30deg C During lhe fermenlation progression were evalualed lhe foUowlngvariable Blomass pH Residual Sugar Starch arJd Cllric Acid
TIle resuJls lndicale lhal wilh cassava meal is nol requiTed lhe addiUon 01 the nltrogen SOllrce berallse ils nitrogen conlenl is enough lo guararJlee lhe cilric acid productlon At iniUal pH of 20 il produced hydrolysis acid wllh fonnation of dextrins and olhers uIlfemlentahle producls iI reduced lhe yield (betwe n 1294 and 1692) While a pH oC 589 Ule yie1d incTeased lo 2981 For continuous cuJlure il was observed low productivity because of small acldo concentraUon al lhe continuous Oow b ginnlng approximately lo 72 hrs
Key Words Cilric Acid Fermenlation
guienle el aacutecido orgaacutenico maacutes Importanle en laIntroduccioacuten Induslrta de procesamiento de alimtgtnlos consushy
Es el aacutecido ciacutelrico uno de los aacutecidos orgaacutenishy miendo eacutesla cerca del 60 del aacutecido producishyos maacutes llWizados eacutesle no es loacutexico es faacutecUmen shy do(141 lambieacuten es ampliamente usado en indusshy
te asimilable altamente soluble y por consi shy trias como la farmaceacuteuUca la quimica y otras
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como la industria de los detergentes en la cual ha tenido una gran aceptacioacuten debido a su bloshydegradabilidad sustiluyendo asiacute los poUfosfatos
En la actualidad se emplean cepas de Asshy
pergillus niger las cuales son capaces de conshy
vertir con altos rendimientos la fuente de carboshyno en aacutecido cibico
En el proceso de fermentacioacuten para la proshyduccioacuten del aacutecido ciacutelJico pueden ser usados susshytratos tales como carbohidralos e hidrocarburos Los carbohidralos son fuent renovable y se emplean no solamente en forma pura sino tamshybieacuten como residuos impuros provenientes del procesamiento de comestibles
El presente trabajo Uene por objeto estu shydJar la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico por fermentashycioacuten usando cepas de A niacuteger 4396 en harina de yuca (sustrato no convencional) y n azuumlcar reshyfinada empleando procesos dJsconttnuos y conshytinuos respectivamente con miras a cubrir la demanda de este producto
Parte Experimental
Organismo
El organismo usado en esta experiencia fu Aspergillus niacuteger4396 obteIUacutedo de la Facultad de Cien ias de la Universidad de los Andes (Estado Meacutertda) Este se manluvo en Polato O ruosa Agar (PDA) inclinado almacenado a 4degC y renoshyvado cada mes Se utilizoacute un medio de prueba (2)
capaz de predecir la hablUdad de distintas cepas de A niger para producir aacutecido citrico
Medio
El medio empleado fueacute baacutesicamente el reshycomendado por Shu y Johnson (121 usando como sustratos harina de yuca (sustrato no convencioshynal) y azuumlcar refinada
A los sustratos utilizados se les determinoacute Fe Mn Cu Zn y Al por espectrofotomelria de absorcioacuten atoacutemica (Tabla 1)
El pH inicial del medJo fue 2 0 no se esteshyrlllzoacute y nunca se observoacute contaminacioacuten
La composicioacuten del medJo y las condJciones iniciales estaacuten dadas en Las Tablas 2 y 3
lnoacuteculo
Las esporas cultivadas en tubos contenienshydo POA se transfieren usando agua esteacuteril y bajo condiciones aseacutepticas a matraces que contengan un volumen de medio aproximadamente igual al 10 del volumen de medio a fem1entar (volumen
de trabajo) La concentracioacuten de esporas aproshy
ximadamente 3xl08mI fue estimada por conteo microscoacutepico directo usando una caacutemara de Neubauer
Los matraces se incuban durante 48 horas a una temperatura de 30degC en un incubador rolatorio New Brunswick Scienliacutefic Modelo G 24
con control de temperatura y agilacioacuten La susshypensioacuten de peUels asiacute fom1Uda se lransfiere bajo condicioneamp aseacutepticas al ferm nlador prinshycipal
Equipo
Para evaluar el comportanuacuteenlo de la epa A niger 4396 en harina de yuca se uWizaron Erlenmeyers (Pyrex) con 500 mJ d cltlpacidad y un volumen de medio de 150 mi controlando la temperatura y velocidad de agitacioacuten
El proceso de cultivo continuo se llevoacute a cabo en un f rm nlador Blol1o Model C - 30 on un volumen de trabajo de 450 mJ
Teacutecnicas Analiacuteticas
Peso Seco
Las delermimnaciones de biomasa e reali shy7afOn con la teacutecnica de peso seco (101
Acido Ciacutetrico
El aacutecido citIico en el filtrado se deLerminoacute por el meacutetodo colorlmeacutetIico de Marter y Boulel r581 para la determinacioacuten directa de eacuteste
Azuacutecar Residual
El azuacutecar residual fue analizado por el meacuteshytodo fenol-aacutecido sulfuacuterico d Dubois y colaborashydores (4)
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203 Produccioacuten de aacutecido cilrico por fermentacioacuten
Tabla l Algunos metales importantes en la harina de yuca y azuacutecar refinada utilizadas como fuenle
de carbono y energiacutea
Metal Harina de yuca Azuacutecar Refinada Liacutemite de deteccioacuten (mgRg) (mg Kg) (mgL)
Fe 6809 100 002
Mn ND 025 001
Cu 2143 N D 003
Zn 3143 ND 002
Al ND N D 003
Tabla 2 Composicioacuten del medIo y condiciones de operacioacuten para la
fennenlacioacuten con harina de yuca
Composicioacuten y condiciones iniciales
Harina de yu a giL Almidoacuten giL
S04 (NH4h gi L Cantidad de N2 gi L
pH Agltadoacuten rprn
Temperatura OC Vol Trabajo L
Medio 1
14000 5055
0 70 2 00
20000 3000
015
Medio 2 Medio 3
14000 14000 4999 52 50
124 0 96 0 70 2 00 589
20000 20000 3000 3000
0 15 0 15
Alntidoacuten
Para las delerminaciones de aJmjdoacuten se utilizoacute el meacutetodo colortmeacutetrico de Carter y Newter l3
Fermentacioacuten por Carga
Sustrato uUlizado Harina de yuca
Se realizaron fermentaciones aeroacutebicas a nivel de fiolas por triplicado con un volumen de trabajo de 150 mi
Durante el curso de la fermenlacioacuten se tomaron muestras por duplicado de aproximadashymente 10 mi a tntervaJos de 48 horas durante
264 horas (11 dias) Determinaacutendose en cada caso pH aacutecido ciacutetrico y alnlldoacuten
Sustralo utilizado Azuacutecar refinada
Se llevoacute a cabo una fennenlacioacuten por carga con un volumen de trabajo d 450 mJ
Fermentacioacuten Continua
La fermentacioacuten continua fue iniciada por tnocuJacioacuten en un medio por carga rrabla 3) Adicionalmente el flujo continuo cuya composishycioacuten y condiciones se dan a la Tabla 4 comenzoacute cuando la produccioacuten de acido fue observada (7 2 br) Se fijoacute una tasa de dilucioacuten 0 075 hr -1 156)
)0 que significoacute un flujo de medio fresco de 0 563
mJfmin
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204 Maacutermol y Paacuteez
Tabla 3 Composicioacuten del medio y condiciones de operacioacuten para la fermentacioacuten con azuacutecar refinada
Composicioacuten y Condiciones Iniclales
Azuacutecar Refinada gIL
(NH4)zS04 giL
KH2P04 gIL MgS0471-hO gIL
CuS045H20 x103bull gIL
FeS047H20 X 103bull gIL
ZnS047H20 x103 bull gIL
pH
Agitacioacuten rpmmiddotmiddot
Temperatura oC
Vol de Trabajo L
Tasa de Dujo
de aire vvm bullbullbull
14000
124
250
025
006
042
025
2 00
10000
28-30
045
070
bull En el medio por carga para el proceso continuo 3 no se adicionoacute FeS047H20
bullbull En la elapa por carga para el pro eso continuo 4 se uWizaron 150 rpm En el proceso onlinuo 3 y 4 se ullllzashyTon 1 1 vvm para la etapa por carga
Se realizaron cuatro fermentaciones aeroacute shybicas de las cuales se vartoacute la concentracioacuten de azuacutecar y de nJtroacutegeno al momento de iniciar el aUJo continuo
En el CursO de la fermentacioacuten se lomaron
muestras de aproximadamente 15 mi a interva shy
los de 24 horas durante 120 horas (5 diacuteas) En
cada caso se determinoacute biomasa azuacutecar resi shydual pH y aacutecido ciacutetrico El pH inicial del medio fue 2 0 y no se controloacute en el curso de la fermen shytacioacuten
Discusioacuten
La tabla 5 muesLTa los resuJtados obtenidos para las fermentaciones con harina de yuca Estos indican que hubo una disminucioacuten de la fuente de carbono y energia (almidoacuten) asiacute como de los valores de pH obterueacutenclose valores finales de pH enLTe 163 y 304 para valoTes iniciales enLTe 2 0 y 589 respectivamente
Un elevado ValOT del pH inicial (589) favo shyrecioacute la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico tal omo pudo observarse en el medio 3 En los medios 1 y 2 produjo una hidroacutelisis aacutecida al adlcionarles aacutecido clorhiacutedrico para ajustar el pH inicial a un vaJor de 2 0 originaacutendose durante la misma dextrinas y oLTos productos indeseables por no ser fennen~
Tabla 4 ComposiCioacuten del m dio y condiCiones de operaCioacuten al
iniciar el flujo continuo Composicioacuten y condiciones Iniciales 1 2 3 4
Azuacutecar refinada glL
(NH4)2S0 4 gIL
KHZP04 giL
MgS047HzO gIL CuS045HzO xl03
gIL
FeS047H20 X 103bull giL
ZnS047H20 X 103bull gIL
pH
Agitacioacuten rpm
Temperalura oc Vol de Trabajo L
Tasa de nujo de aire vvm
14000
124
250
0 25
0 06
042
025
200
lOOOO
28-30
045
0 70
115 00
0 62
2 50
0 25
0 06
0 42
025
2 00
10000
28-30
045
070
8500
250
0 25
006
0 25
200
10000
28-30
0 45
11
9500
062
2 50
0 25
0 06
042
0 25
200
10000
28-30
0 4 5
11
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__ ___
bullbull
Producdoacuten de addo dtrtco por fermentacioacuten 205
~4~~~------------------- Tabla 5
Resultados de la Fermentadoacuten por carga It
realizada con harina de yuca
Medio pH Addo Ciacutetrico AlmJdoacuten Hendshy
(gIL) (gIL) Yp() l
1 163 200 3859 J672
2 167 194 3500 ]294
3 304 480 3640 2981 u
I~~~__~~~ __L-~~
o H q n ~ ~ - ~bull En base al almJdoacuten consumido oftrll
tables La hidroacutelisis aacutecida del aJm1doacuten reduce su 70llUeNI=COH=IW=IOoIf-- ____IO ___ulilidad como sustrato para la fermentacioacuten ciacuteshy la MlIIIMA--=ltAl-- ________-
trica
La disminucioacuten de la fuente de carbono por bull consumo de ceacutedula indicoacute la viabilidad de la misma asochindose la disminucioacuten de pH con la bull produccioacuten del aacutecido
Esto explica los bajos rendimientos obtenl- dos (1294 - 2981) en los medios 1 y 2 Adicionalmente la cantidad de nitroacutegeno fue sushyperior a la establecida en lrabaJos previos por
t
Bracho y Socarraacutes (3) para la cepa A nger 4396 el vaJor oacuteptimo reportado fue de 124 gIL de 00 laquo u raquo M ~ ~ _ ~
0 llor)sulfato de amonin lo que corresponde a 026 gIL
_
-
00
lO
to -
la middot
G~~~--~~~-~~~
amp U raquo M - ~ - shyY_PO (M
de nitroacutegeno El contenido de nitroacutegeno para los 001 =_=-crT=IIOCO=cI~tIO ___ =--_ ____
medios 1 y 3 fue de 07 gLy de 096 gIL para el medio 2
Los resultados reportados con el medio 3 (pHI =5 89) se asocian al hecho de que la cepa A nger empleada es capaz de producir un comshypleJo de sus propias enzimas amyloliticas (alfa amilasas) las cuales hidroUzan el almJdoacuten a monosacaacuteridas que son convertidos en aeido citrlco La maacutexima actividad de la alfa amilasas estaacute en el rango de pH 45 - 78 dependiendo de la fuente de la enzima las obtenidas a partir de hongos del geacutenero Aspergillus presentan activishydad oacuteptima a un pH de 46(111)
FJg l Cinetlca de produccioacuten de aacutecido La figura 1 muestra los resultados obtenishy citrico
dos para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada estos muestran un aumento en el conshy
Se observoacute un cambio en la forma de crecishysumo de la fuente de carbono y energia y en la miento del microorgan1sm a partir de las 72 hrblomasa producida el pH disminuyoacute a lo largo coincidiendo esto con lo reportado por Paeacutez (9) ydel proceso Bracho (3J El nitroacutegeno suministrado en el medio
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206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
Rev Tec Ing Uniacutev Zulla Vol 15 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
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8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
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10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
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Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
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como la industria de los detergentes en la cual ha tenido una gran aceptacioacuten debido a su bloshydegradabilidad sustiluyendo asiacute los poUfosfatos
En la actualidad se emplean cepas de Asshy
pergillus niger las cuales son capaces de conshy
vertir con altos rendimientos la fuente de carboshyno en aacutecido cibico
En el proceso de fermentacioacuten para la proshyduccioacuten del aacutecido ciacutelJico pueden ser usados susshytratos tales como carbohidralos e hidrocarburos Los carbohidralos son fuent renovable y se emplean no solamente en forma pura sino tamshybieacuten como residuos impuros provenientes del procesamiento de comestibles
El presente trabajo Uene por objeto estu shydJar la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico por fermentashycioacuten usando cepas de A niacuteger 4396 en harina de yuca (sustrato no convencional) y n azuumlcar reshyfinada empleando procesos dJsconttnuos y conshytinuos respectivamente con miras a cubrir la demanda de este producto
Parte Experimental
Organismo
El organismo usado en esta experiencia fu Aspergillus niacuteger4396 obteIUacutedo de la Facultad de Cien ias de la Universidad de los Andes (Estado Meacutertda) Este se manluvo en Polato O ruosa Agar (PDA) inclinado almacenado a 4degC y renoshyvado cada mes Se utilizoacute un medio de prueba (2)
capaz de predecir la hablUdad de distintas cepas de A niger para producir aacutecido citrico
Medio
El medio empleado fueacute baacutesicamente el reshycomendado por Shu y Johnson (121 usando como sustratos harina de yuca (sustrato no convencioshynal) y azuumlcar refinada
A los sustratos utilizados se les determinoacute Fe Mn Cu Zn y Al por espectrofotomelria de absorcioacuten atoacutemica (Tabla 1)
El pH inicial del medJo fue 2 0 no se esteshyrlllzoacute y nunca se observoacute contaminacioacuten
La composicioacuten del medJo y las condJciones iniciales estaacuten dadas en Las Tablas 2 y 3
lnoacuteculo
Las esporas cultivadas en tubos contenienshydo POA se transfieren usando agua esteacuteril y bajo condiciones aseacutepticas a matraces que contengan un volumen de medio aproximadamente igual al 10 del volumen de medio a fem1entar (volumen
de trabajo) La concentracioacuten de esporas aproshy
ximadamente 3xl08mI fue estimada por conteo microscoacutepico directo usando una caacutemara de Neubauer
Los matraces se incuban durante 48 horas a una temperatura de 30degC en un incubador rolatorio New Brunswick Scienliacutefic Modelo G 24
con control de temperatura y agilacioacuten La susshypensioacuten de peUels asiacute fom1Uda se lransfiere bajo condicioneamp aseacutepticas al ferm nlador prinshycipal
Equipo
Para evaluar el comportanuacuteenlo de la epa A niger 4396 en harina de yuca se uWizaron Erlenmeyers (Pyrex) con 500 mJ d cltlpacidad y un volumen de medio de 150 mi controlando la temperatura y velocidad de agitacioacuten
El proceso de cultivo continuo se llevoacute a cabo en un f rm nlador Blol1o Model C - 30 on un volumen de trabajo de 450 mJ
Teacutecnicas Analiacuteticas
Peso Seco
Las delermimnaciones de biomasa e reali shy7afOn con la teacutecnica de peso seco (101
Acido Ciacutetrico
El aacutecido citIico en el filtrado se deLerminoacute por el meacutetodo colorlmeacutetIico de Marter y Boulel r581 para la determinacioacuten directa de eacuteste
Azuacutecar Residual
El azuacutecar residual fue analizado por el meacuteshytodo fenol-aacutecido sulfuacuterico d Dubois y colaborashydores (4)
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203 Produccioacuten de aacutecido cilrico por fermentacioacuten
Tabla l Algunos metales importantes en la harina de yuca y azuacutecar refinada utilizadas como fuenle
de carbono y energiacutea
Metal Harina de yuca Azuacutecar Refinada Liacutemite de deteccioacuten (mgRg) (mg Kg) (mgL)
Fe 6809 100 002
Mn ND 025 001
Cu 2143 N D 003
Zn 3143 ND 002
Al ND N D 003
Tabla 2 Composicioacuten del medIo y condiciones de operacioacuten para la
fennenlacioacuten con harina de yuca
Composicioacuten y condiciones iniciales
Harina de yu a giL Almidoacuten giL
S04 (NH4h gi L Cantidad de N2 gi L
pH Agltadoacuten rprn
Temperatura OC Vol Trabajo L
Medio 1
14000 5055
0 70 2 00
20000 3000
015
Medio 2 Medio 3
14000 14000 4999 52 50
124 0 96 0 70 2 00 589
20000 20000 3000 3000
0 15 0 15
Alntidoacuten
Para las delerminaciones de aJmjdoacuten se utilizoacute el meacutetodo colortmeacutetrico de Carter y Newter l3
Fermentacioacuten por Carga
Sustrato uUlizado Harina de yuca
Se realizaron fermentaciones aeroacutebicas a nivel de fiolas por triplicado con un volumen de trabajo de 150 mi
Durante el curso de la fermenlacioacuten se tomaron muestras por duplicado de aproximadashymente 10 mi a tntervaJos de 48 horas durante
264 horas (11 dias) Determinaacutendose en cada caso pH aacutecido ciacutetrico y alnlldoacuten
Sustralo utilizado Azuacutecar refinada
Se llevoacute a cabo una fennenlacioacuten por carga con un volumen de trabajo d 450 mJ
Fermentacioacuten Continua
La fermentacioacuten continua fue iniciada por tnocuJacioacuten en un medio por carga rrabla 3) Adicionalmente el flujo continuo cuya composishycioacuten y condiciones se dan a la Tabla 4 comenzoacute cuando la produccioacuten de acido fue observada (7 2 br) Se fijoacute una tasa de dilucioacuten 0 075 hr -1 156)
)0 que significoacute un flujo de medio fresco de 0 563
mJfmin
Rev Teacutec lng Univ Zulla Vol 15 No 3 1992
204 Maacutermol y Paacuteez
Tabla 3 Composicioacuten del medio y condiciones de operacioacuten para la fermentacioacuten con azuacutecar refinada
Composicioacuten y Condiciones Iniclales
Azuacutecar Refinada gIL
(NH4)zS04 giL
KH2P04 gIL MgS0471-hO gIL
CuS045H20 x103bull gIL
FeS047H20 X 103bull gIL
ZnS047H20 x103 bull gIL
pH
Agitacioacuten rpmmiddotmiddot
Temperatura oC
Vol de Trabajo L
Tasa de Dujo
de aire vvm bullbullbull
14000
124
250
025
006
042
025
2 00
10000
28-30
045
070
bull En el medio por carga para el proceso continuo 3 no se adicionoacute FeS047H20
bullbull En la elapa por carga para el pro eso continuo 4 se uWizaron 150 rpm En el proceso onlinuo 3 y 4 se ullllzashyTon 1 1 vvm para la etapa por carga
Se realizaron cuatro fermentaciones aeroacute shybicas de las cuales se vartoacute la concentracioacuten de azuacutecar y de nJtroacutegeno al momento de iniciar el aUJo continuo
En el CursO de la fermentacioacuten se lomaron
muestras de aproximadamente 15 mi a interva shy
los de 24 horas durante 120 horas (5 diacuteas) En
cada caso se determinoacute biomasa azuacutecar resi shydual pH y aacutecido ciacutetrico El pH inicial del medio fue 2 0 y no se controloacute en el curso de la fermen shytacioacuten
Discusioacuten
La tabla 5 muesLTa los resuJtados obtenidos para las fermentaciones con harina de yuca Estos indican que hubo una disminucioacuten de la fuente de carbono y energia (almidoacuten) asiacute como de los valores de pH obterueacutenclose valores finales de pH enLTe 163 y 304 para valoTes iniciales enLTe 2 0 y 589 respectivamente
Un elevado ValOT del pH inicial (589) favo shyrecioacute la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico tal omo pudo observarse en el medio 3 En los medios 1 y 2 produjo una hidroacutelisis aacutecida al adlcionarles aacutecido clorhiacutedrico para ajustar el pH inicial a un vaJor de 2 0 originaacutendose durante la misma dextrinas y oLTos productos indeseables por no ser fennen~
Tabla 4 ComposiCioacuten del m dio y condiCiones de operaCioacuten al
iniciar el flujo continuo Composicioacuten y condiciones Iniciales 1 2 3 4
Azuacutecar refinada glL
(NH4)2S0 4 gIL
KHZP04 giL
MgS047HzO gIL CuS045HzO xl03
gIL
FeS047H20 X 103bull giL
ZnS047H20 X 103bull gIL
pH
Agitacioacuten rpm
Temperalura oc Vol de Trabajo L
Tasa de nujo de aire vvm
14000
124
250
0 25
0 06
042
025
200
lOOOO
28-30
045
0 70
115 00
0 62
2 50
0 25
0 06
0 42
025
2 00
10000
28-30
045
070
8500
250
0 25
006
0 25
200
10000
28-30
0 45
11
9500
062
2 50
0 25
0 06
042
0 25
200
10000
28-30
0 4 5
11
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol 15 No 3 1992
__ ___
bullbull
Producdoacuten de addo dtrtco por fermentacioacuten 205
~4~~~------------------- Tabla 5
Resultados de la Fermentadoacuten por carga It
realizada con harina de yuca
Medio pH Addo Ciacutetrico AlmJdoacuten Hendshy
(gIL) (gIL) Yp() l
1 163 200 3859 J672
2 167 194 3500 ]294
3 304 480 3640 2981 u
I~~~__~~~ __L-~~
o H q n ~ ~ - ~bull En base al almJdoacuten consumido oftrll
tables La hidroacutelisis aacutecida del aJm1doacuten reduce su 70llUeNI=COH=IW=IOoIf-- ____IO ___ulilidad como sustrato para la fermentacioacuten ciacuteshy la MlIIIMA--=ltAl-- ________-
trica
La disminucioacuten de la fuente de carbono por bull consumo de ceacutedula indicoacute la viabilidad de la misma asochindose la disminucioacuten de pH con la bull produccioacuten del aacutecido
Esto explica los bajos rendimientos obtenl- dos (1294 - 2981) en los medios 1 y 2 Adicionalmente la cantidad de nitroacutegeno fue sushyperior a la establecida en lrabaJos previos por
t
Bracho y Socarraacutes (3) para la cepa A nger 4396 el vaJor oacuteptimo reportado fue de 124 gIL de 00 laquo u raquo M ~ ~ _ ~
0 llor)sulfato de amonin lo que corresponde a 026 gIL
_
-
00
lO
to -
la middot
G~~~--~~~-~~~
amp U raquo M - ~ - shyY_PO (M
de nitroacutegeno El contenido de nitroacutegeno para los 001 =_=-crT=IIOCO=cI~tIO ___ =--_ ____
medios 1 y 3 fue de 07 gLy de 096 gIL para el medio 2
Los resultados reportados con el medio 3 (pHI =5 89) se asocian al hecho de que la cepa A nger empleada es capaz de producir un comshypleJo de sus propias enzimas amyloliticas (alfa amilasas) las cuales hidroUzan el almJdoacuten a monosacaacuteridas que son convertidos en aeido citrlco La maacutexima actividad de la alfa amilasas estaacute en el rango de pH 45 - 78 dependiendo de la fuente de la enzima las obtenidas a partir de hongos del geacutenero Aspergillus presentan activishydad oacuteptima a un pH de 46(111)
FJg l Cinetlca de produccioacuten de aacutecido La figura 1 muestra los resultados obtenishy citrico
dos para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada estos muestran un aumento en el conshy
Se observoacute un cambio en la forma de crecishysumo de la fuente de carbono y energia y en la miento del microorgan1sm a partir de las 72 hrblomasa producida el pH disminuyoacute a lo largo coincidiendo esto con lo reportado por Paeacutez (9) ydel proceso Bracho (3J El nitroacutegeno suministrado en el medio
Rev Teacutec lng UnIV Zulla Vol 15 No 3 1992
206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
Rev Tec Ing Uniacutev Zulla Vol 15 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992
203 Produccioacuten de aacutecido cilrico por fermentacioacuten
Tabla l Algunos metales importantes en la harina de yuca y azuacutecar refinada utilizadas como fuenle
de carbono y energiacutea
Metal Harina de yuca Azuacutecar Refinada Liacutemite de deteccioacuten (mgRg) (mg Kg) (mgL)
Fe 6809 100 002
Mn ND 025 001
Cu 2143 N D 003
Zn 3143 ND 002
Al ND N D 003
Tabla 2 Composicioacuten del medIo y condiciones de operacioacuten para la
fennenlacioacuten con harina de yuca
Composicioacuten y condiciones iniciales
Harina de yu a giL Almidoacuten giL
S04 (NH4h gi L Cantidad de N2 gi L
pH Agltadoacuten rprn
Temperatura OC Vol Trabajo L
Medio 1
14000 5055
0 70 2 00
20000 3000
015
Medio 2 Medio 3
14000 14000 4999 52 50
124 0 96 0 70 2 00 589
20000 20000 3000 3000
0 15 0 15
Alntidoacuten
Para las delerminaciones de aJmjdoacuten se utilizoacute el meacutetodo colortmeacutetrico de Carter y Newter l3
Fermentacioacuten por Carga
Sustrato uUlizado Harina de yuca
Se realizaron fermentaciones aeroacutebicas a nivel de fiolas por triplicado con un volumen de trabajo de 150 mi
Durante el curso de la fermenlacioacuten se tomaron muestras por duplicado de aproximadashymente 10 mi a tntervaJos de 48 horas durante
264 horas (11 dias) Determinaacutendose en cada caso pH aacutecido ciacutetrico y alnlldoacuten
Sustralo utilizado Azuacutecar refinada
Se llevoacute a cabo una fennenlacioacuten por carga con un volumen de trabajo d 450 mJ
Fermentacioacuten Continua
La fermentacioacuten continua fue iniciada por tnocuJacioacuten en un medio por carga rrabla 3) Adicionalmente el flujo continuo cuya composishycioacuten y condiciones se dan a la Tabla 4 comenzoacute cuando la produccioacuten de acido fue observada (7 2 br) Se fijoacute una tasa de dilucioacuten 0 075 hr -1 156)
)0 que significoacute un flujo de medio fresco de 0 563
mJfmin
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204 Maacutermol y Paacuteez
Tabla 3 Composicioacuten del medio y condiciones de operacioacuten para la fermentacioacuten con azuacutecar refinada
Composicioacuten y Condiciones Iniclales
Azuacutecar Refinada gIL
(NH4)zS04 giL
KH2P04 gIL MgS0471-hO gIL
CuS045H20 x103bull gIL
FeS047H20 X 103bull gIL
ZnS047H20 x103 bull gIL
pH
Agitacioacuten rpmmiddotmiddot
Temperatura oC
Vol de Trabajo L
Tasa de Dujo
de aire vvm bullbullbull
14000
124
250
025
006
042
025
2 00
10000
28-30
045
070
bull En el medio por carga para el proceso continuo 3 no se adicionoacute FeS047H20
bullbull En la elapa por carga para el pro eso continuo 4 se uWizaron 150 rpm En el proceso onlinuo 3 y 4 se ullllzashyTon 1 1 vvm para la etapa por carga
Se realizaron cuatro fermentaciones aeroacute shybicas de las cuales se vartoacute la concentracioacuten de azuacutecar y de nJtroacutegeno al momento de iniciar el aUJo continuo
En el CursO de la fermentacioacuten se lomaron
muestras de aproximadamente 15 mi a interva shy
los de 24 horas durante 120 horas (5 diacuteas) En
cada caso se determinoacute biomasa azuacutecar resi shydual pH y aacutecido ciacutetrico El pH inicial del medio fue 2 0 y no se controloacute en el curso de la fermen shytacioacuten
Discusioacuten
La tabla 5 muesLTa los resuJtados obtenidos para las fermentaciones con harina de yuca Estos indican que hubo una disminucioacuten de la fuente de carbono y energia (almidoacuten) asiacute como de los valores de pH obterueacutenclose valores finales de pH enLTe 163 y 304 para valoTes iniciales enLTe 2 0 y 589 respectivamente
Un elevado ValOT del pH inicial (589) favo shyrecioacute la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico tal omo pudo observarse en el medio 3 En los medios 1 y 2 produjo una hidroacutelisis aacutecida al adlcionarles aacutecido clorhiacutedrico para ajustar el pH inicial a un vaJor de 2 0 originaacutendose durante la misma dextrinas y oLTos productos indeseables por no ser fennen~
Tabla 4 ComposiCioacuten del m dio y condiCiones de operaCioacuten al
iniciar el flujo continuo Composicioacuten y condiciones Iniciales 1 2 3 4
Azuacutecar refinada glL
(NH4)2S0 4 gIL
KHZP04 giL
MgS047HzO gIL CuS045HzO xl03
gIL
FeS047H20 X 103bull giL
ZnS047H20 X 103bull gIL
pH
Agitacioacuten rpm
Temperalura oc Vol de Trabajo L
Tasa de nujo de aire vvm
14000
124
250
0 25
0 06
042
025
200
lOOOO
28-30
045
0 70
115 00
0 62
2 50
0 25
0 06
0 42
025
2 00
10000
28-30
045
070
8500
250
0 25
006
0 25
200
10000
28-30
0 45
11
9500
062
2 50
0 25
0 06
042
0 25
200
10000
28-30
0 4 5
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__ ___
bullbull
Producdoacuten de addo dtrtco por fermentacioacuten 205
~4~~~------------------- Tabla 5
Resultados de la Fermentadoacuten por carga It
realizada con harina de yuca
Medio pH Addo Ciacutetrico AlmJdoacuten Hendshy
(gIL) (gIL) Yp() l
1 163 200 3859 J672
2 167 194 3500 ]294
3 304 480 3640 2981 u
I~~~__~~~ __L-~~
o H q n ~ ~ - ~bull En base al almJdoacuten consumido oftrll
tables La hidroacutelisis aacutecida del aJm1doacuten reduce su 70llUeNI=COH=IW=IOoIf-- ____IO ___ulilidad como sustrato para la fermentacioacuten ciacuteshy la MlIIIMA--=ltAl-- ________-
trica
La disminucioacuten de la fuente de carbono por bull consumo de ceacutedula indicoacute la viabilidad de la misma asochindose la disminucioacuten de pH con la bull produccioacuten del aacutecido
Esto explica los bajos rendimientos obtenl- dos (1294 - 2981) en los medios 1 y 2 Adicionalmente la cantidad de nitroacutegeno fue sushyperior a la establecida en lrabaJos previos por
t
Bracho y Socarraacutes (3) para la cepa A nger 4396 el vaJor oacuteptimo reportado fue de 124 gIL de 00 laquo u raquo M ~ ~ _ ~
0 llor)sulfato de amonin lo que corresponde a 026 gIL
_
-
00
lO
to -
la middot
G~~~--~~~-~~~
amp U raquo M - ~ - shyY_PO (M
de nitroacutegeno El contenido de nitroacutegeno para los 001 =_=-crT=IIOCO=cI~tIO ___ =--_ ____
medios 1 y 3 fue de 07 gLy de 096 gIL para el medio 2
Los resultados reportados con el medio 3 (pHI =5 89) se asocian al hecho de que la cepa A nger empleada es capaz de producir un comshypleJo de sus propias enzimas amyloliticas (alfa amilasas) las cuales hidroUzan el almJdoacuten a monosacaacuteridas que son convertidos en aeido citrlco La maacutexima actividad de la alfa amilasas estaacute en el rango de pH 45 - 78 dependiendo de la fuente de la enzima las obtenidas a partir de hongos del geacutenero Aspergillus presentan activishydad oacuteptima a un pH de 46(111)
FJg l Cinetlca de produccioacuten de aacutecido La figura 1 muestra los resultados obtenishy citrico
dos para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada estos muestran un aumento en el conshy
Se observoacute un cambio en la forma de crecishysumo de la fuente de carbono y energia y en la miento del microorgan1sm a partir de las 72 hrblomasa producida el pH disminuyoacute a lo largo coincidiendo esto con lo reportado por Paeacutez (9) ydel proceso Bracho (3J El nitroacutegeno suministrado en el medio
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206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
Rev Tec Ing Uniacutev Zulla Vol 15 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992
204 Maacutermol y Paacuteez
Tabla 3 Composicioacuten del medio y condiciones de operacioacuten para la fermentacioacuten con azuacutecar refinada
Composicioacuten y Condiciones Iniclales
Azuacutecar Refinada gIL
(NH4)zS04 giL
KH2P04 gIL MgS0471-hO gIL
CuS045H20 x103bull gIL
FeS047H20 X 103bull gIL
ZnS047H20 x103 bull gIL
pH
Agitacioacuten rpmmiddotmiddot
Temperatura oC
Vol de Trabajo L
Tasa de Dujo
de aire vvm bullbullbull
14000
124
250
025
006
042
025
2 00
10000
28-30
045
070
bull En el medio por carga para el proceso continuo 3 no se adicionoacute FeS047H20
bullbull En la elapa por carga para el pro eso continuo 4 se uWizaron 150 rpm En el proceso onlinuo 3 y 4 se ullllzashyTon 1 1 vvm para la etapa por carga
Se realizaron cuatro fermentaciones aeroacute shybicas de las cuales se vartoacute la concentracioacuten de azuacutecar y de nJtroacutegeno al momento de iniciar el aUJo continuo
En el CursO de la fermentacioacuten se lomaron
muestras de aproximadamente 15 mi a interva shy
los de 24 horas durante 120 horas (5 diacuteas) En
cada caso se determinoacute biomasa azuacutecar resi shydual pH y aacutecido ciacutetrico El pH inicial del medio fue 2 0 y no se controloacute en el curso de la fermen shytacioacuten
Discusioacuten
La tabla 5 muesLTa los resuJtados obtenidos para las fermentaciones con harina de yuca Estos indican que hubo una disminucioacuten de la fuente de carbono y energia (almidoacuten) asiacute como de los valores de pH obterueacutenclose valores finales de pH enLTe 163 y 304 para valoTes iniciales enLTe 2 0 y 589 respectivamente
Un elevado ValOT del pH inicial (589) favo shyrecioacute la produccioacuten de aacutecido ciacutetrico tal omo pudo observarse en el medio 3 En los medios 1 y 2 produjo una hidroacutelisis aacutecida al adlcionarles aacutecido clorhiacutedrico para ajustar el pH inicial a un vaJor de 2 0 originaacutendose durante la misma dextrinas y oLTos productos indeseables por no ser fennen~
Tabla 4 ComposiCioacuten del m dio y condiCiones de operaCioacuten al
iniciar el flujo continuo Composicioacuten y condiciones Iniciales 1 2 3 4
Azuacutecar refinada glL
(NH4)2S0 4 gIL
KHZP04 giL
MgS047HzO gIL CuS045HzO xl03
gIL
FeS047H20 X 103bull giL
ZnS047H20 X 103bull gIL
pH
Agitacioacuten rpm
Temperalura oc Vol de Trabajo L
Tasa de nujo de aire vvm
14000
124
250
0 25
0 06
042
025
200
lOOOO
28-30
045
0 70
115 00
0 62
2 50
0 25
0 06
0 42
025
2 00
10000
28-30
045
070
8500
250
0 25
006
0 25
200
10000
28-30
0 45
11
9500
062
2 50
0 25
0 06
042
0 25
200
10000
28-30
0 4 5
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__ ___
bullbull
Producdoacuten de addo dtrtco por fermentacioacuten 205
~4~~~------------------- Tabla 5
Resultados de la Fermentadoacuten por carga It
realizada con harina de yuca
Medio pH Addo Ciacutetrico AlmJdoacuten Hendshy
(gIL) (gIL) Yp() l
1 163 200 3859 J672
2 167 194 3500 ]294
3 304 480 3640 2981 u
I~~~__~~~ __L-~~
o H q n ~ ~ - ~bull En base al almJdoacuten consumido oftrll
tables La hidroacutelisis aacutecida del aJm1doacuten reduce su 70llUeNI=COH=IW=IOoIf-- ____IO ___ulilidad como sustrato para la fermentacioacuten ciacuteshy la MlIIIMA--=ltAl-- ________-
trica
La disminucioacuten de la fuente de carbono por bull consumo de ceacutedula indicoacute la viabilidad de la misma asochindose la disminucioacuten de pH con la bull produccioacuten del aacutecido
Esto explica los bajos rendimientos obtenl- dos (1294 - 2981) en los medios 1 y 2 Adicionalmente la cantidad de nitroacutegeno fue sushyperior a la establecida en lrabaJos previos por
t
Bracho y Socarraacutes (3) para la cepa A nger 4396 el vaJor oacuteptimo reportado fue de 124 gIL de 00 laquo u raquo M ~ ~ _ ~
0 llor)sulfato de amonin lo que corresponde a 026 gIL
_
-
00
lO
to -
la middot
G~~~--~~~-~~~
amp U raquo M - ~ - shyY_PO (M
de nitroacutegeno El contenido de nitroacutegeno para los 001 =_=-crT=IIOCO=cI~tIO ___ =--_ ____
medios 1 y 3 fue de 07 gLy de 096 gIL para el medio 2
Los resultados reportados con el medio 3 (pHI =5 89) se asocian al hecho de que la cepa A nger empleada es capaz de producir un comshypleJo de sus propias enzimas amyloliticas (alfa amilasas) las cuales hidroUzan el almJdoacuten a monosacaacuteridas que son convertidos en aeido citrlco La maacutexima actividad de la alfa amilasas estaacute en el rango de pH 45 - 78 dependiendo de la fuente de la enzima las obtenidas a partir de hongos del geacutenero Aspergillus presentan activishydad oacuteptima a un pH de 46(111)
FJg l Cinetlca de produccioacuten de aacutecido La figura 1 muestra los resultados obtenishy citrico
dos para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada estos muestran un aumento en el conshy
Se observoacute un cambio en la forma de crecishysumo de la fuente de carbono y energia y en la miento del microorgan1sm a partir de las 72 hrblomasa producida el pH disminuyoacute a lo largo coincidiendo esto con lo reportado por Paeacutez (9) ydel proceso Bracho (3J El nitroacutegeno suministrado en el medio
Rev Teacutec lng UnIV Zulla Vol 15 No 3 1992
206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
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207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992
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bullbull
Producdoacuten de addo dtrtco por fermentacioacuten 205
~4~~~------------------- Tabla 5
Resultados de la Fermentadoacuten por carga It
realizada con harina de yuca
Medio pH Addo Ciacutetrico AlmJdoacuten Hendshy
(gIL) (gIL) Yp() l
1 163 200 3859 J672
2 167 194 3500 ]294
3 304 480 3640 2981 u
I~~~__~~~ __L-~~
o H q n ~ ~ - ~bull En base al almJdoacuten consumido oftrll
tables La hidroacutelisis aacutecida del aJm1doacuten reduce su 70llUeNI=COH=IW=IOoIf-- ____IO ___ulilidad como sustrato para la fermentacioacuten ciacuteshy la MlIIIMA--=ltAl-- ________-
trica
La disminucioacuten de la fuente de carbono por bull consumo de ceacutedula indicoacute la viabilidad de la misma asochindose la disminucioacuten de pH con la bull produccioacuten del aacutecido
Esto explica los bajos rendimientos obtenl- dos (1294 - 2981) en los medios 1 y 2 Adicionalmente la cantidad de nitroacutegeno fue sushyperior a la establecida en lrabaJos previos por
t
Bracho y Socarraacutes (3) para la cepa A nger 4396 el vaJor oacuteptimo reportado fue de 124 gIL de 00 laquo u raquo M ~ ~ _ ~
0 llor)sulfato de amonin lo que corresponde a 026 gIL
_
-
00
lO
to -
la middot
G~~~--~~~-~~~
amp U raquo M - ~ - shyY_PO (M
de nitroacutegeno El contenido de nitroacutegeno para los 001 =_=-crT=IIOCO=cI~tIO ___ =--_ ____
medios 1 y 3 fue de 07 gLy de 096 gIL para el medio 2
Los resultados reportados con el medio 3 (pHI =5 89) se asocian al hecho de que la cepa A nger empleada es capaz de producir un comshypleJo de sus propias enzimas amyloliticas (alfa amilasas) las cuales hidroUzan el almJdoacuten a monosacaacuteridas que son convertidos en aeido citrlco La maacutexima actividad de la alfa amilasas estaacute en el rango de pH 45 - 78 dependiendo de la fuente de la enzima las obtenidas a partir de hongos del geacutenero Aspergillus presentan activishydad oacuteptima a un pH de 46(111)
FJg l Cinetlca de produccioacuten de aacutecido La figura 1 muestra los resultados obtenishy citrico
dos para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada estos muestran un aumento en el conshy
Se observoacute un cambio en la forma de crecishysumo de la fuente de carbono y energia y en la miento del microorgan1sm a partir de las 72 hrblomasa producida el pH disminuyoacute a lo largo coincidiendo esto con lo reportado por Paeacutez (9) ydel proceso Bracho (3J El nitroacutegeno suministrado en el medio
Rev Teacutec lng UnIV Zulla Vol 15 No 3 1992
206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
Rev Tec Ing Uniacutev Zulla Vol 15 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992
206
se agotoacute y el subsecuente aumento de la biomasa se debioacute a la acumuJacioacuten de carbono por la ceacutelula AJ calcuJar los valores de la velocidad
especiacutefica de crecimiento iexclt Tabla 6 antes y despueacutes de las 72 horas se observoacute una dismishy
nucioacuten de este paraacutemetro como consecuencia
del cambio en el mecanismo de crecimiento del
hongo
Tabla 6 VaJores de velocidad especiacutefica de
creclmienlo para la fermentacioacuten por carga con azuacutecar refinada
Variabl Valor s Unidades 22 7xI0shy~l 3~2 47xI0shy
1 Valor obtenido anles de las 72 hr
2 Valor obtenido despue de las 72 hT
En la tabla 7 se muestran los rendimjentos obtenidos Los valores para la biomasa y el aacutecido cibico fueron de 1431 y 0 11 gramos por 100
gramos de azuacutecar consumida respectivamente
Tabla 7 Rendimiento en biomasa y producto para la fermentacioacuten por carga
con azuacutecar refinada
Paraacutemetro Valores Uruacutedades
1431 Yo
0 11
Los rendimientos estaacuten calculados en bases al azuacutecar consumido
Maacutermol y Paacuteez
Se proboacute la capacidad de la cepa empleada de producir aacutecido cibico para lo cual se apUcoacute la teacutecnica recomendada por Benuzzi y Segovia (2)
Los resuJtados indicaron que el A niger 4396 es una cepa productora ya que se formoacute el halo
transparente caracterisUco del citralo d~ calcio
La labIa 8 muestra los resultados obtenidos para el cultivo continuo operado a una tasa dI dilucioacuten de 0075 hr- I El proceso se iruacutecioacute como un cultivo por carga trans unido un liempo aproximado de 72 horas se comenzoacute el nujo continuo de nutrientes el cual se hace circular hasla alcanza r condiciones estacionarias estas se logran pasado un lilmpo usualmente igual a tres tiempos de residencia tr dado por la rela shycioacuten ) D oacute V F donde D es la lasa de dilucioacuten Ves el volumen y F la velocidad d nujo volumeacute shytrico del medio El valor del tiempo de residencia fue de 1333 horas
Los valores de productividad al an7ados estuvieron entre 12x 10 -3 Y 5 6x 10 -3 g L - hr lo cual se debioacute a la baja concentracioacuten de aacutecido dtrico exislente allnJciar l nujo continuo
Conclusiones
- S comproboacute uliUzando el medio de prue shyba sugerido por BenU7zi y Segovta 2 que la cepa A niger 4396 es productora dtgt ltlcido ciacutetrico
- La adicioacuten de la fuente nitr gtnada (Sulshyfalo de AmonJo) al mNlio 2 pTparado con h a rina de yuca sustrato no conven ionaJ no favorecioacute la produccioacuten de aacutecido cilrlco El onLenido d nitroacutegeno en la harina es suficiente para garan shytizar el crecimiento y la produccioacuten de aacutecido
Tabla 8 hr -1VaJores en eslado estacionarlo del cultivo contlnuo operando A D = 0075
Fermentacioacuten pH Biomasa AzUacutecar U tili- Acido Ciacutetrico Productividad (g L) 7ada (g L) (g L) (g L -hr)
1 143 319 150 16xl0middot2 ] 2xI0-3
2 177 499 200 7 5xIO-2 5 6xlOshy 3
3 140 144 125 41xIOmiddot2 3 1x 10shy 3
4 154 5 85 350 4 lx1O-2 3 1x10-3
Rev Tec Ing Uniacutev Zulla Vol 15 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992
207 Produccioacuten de aacutecido citrico por fermentacioacuten
- Un valor de pH inicial de 20 no favorecioacute la fermentacioacuten ya que se originaron productos de hidroacuteUsis no fermentesclbles En harina de
yuca Wl pH inicial de 589 produjo los mejores resultados
- Se encontroacute que durante la fermentacioacuten de aacutecido ciacutetrico la cepa de A niger 4396 fue capaz de producir sus propias enzimas arnyoUllcas las cuajes h1drolIzan el almidoacuten a azuacutecares disponishybles
- Al caJcuJar el vaJor de la velocidad especishyfica de crecimIento antes y despues de la 72 horas se observoacute una disminucioacuten de este paraacuteshymetro indicando un cambio en el mecanismo de crecimiento del hongo
- El flujo conUnu debe iniciarse tilla vez que en el cultivo por carga se aJcance la maacutexima produccioacuten de aacutecido ciacutetrico
Reconocimiento Se agradece al CONSEJO DE DESARRO middot
llO CIENTlFICO y HUMANISTICO (CONDES) de la Universidad del Zuliacutea el financiamiento a esta invesUgacioacuten
Referencias 1- BERMAN THOMAS Enzyme Handbook Vol
11 Springer-Verlay BerUn Heidelberg New York 1969
2 - BENUZZI A Segovta REstudio Sobre la Preseleccioacuten de Cepas de AspeTgillus nieT Destinadas a la Produccioacuten de Aciacutedo Ciacutetrico Acta Cientiacutefica Venezolana 40 195 - 197 1989
3- BRACHO D Socarraacutes A Influencia de la Concentracioacuten de Nitroacutegeno para la Siacutentesis de Acido Ciacutetrico LUZ Facultad de lngenieria Escuela de Quiacutemica 1988 (Tesis de GTado)
4- DUBOIS M Gilles KA Hamilton JK Colorimelric Melhod for Delermination of Sugars and Relaled Subslances Analytical ChemistTiy 28 (3) 350 -356 1956
5- HARrFORD CRapid Spectrophotomelric Method ror Ule Determination of llaconic Ciacutetrico Aconillc and Fumarles Acids AnalyticaJ Chemistry 34 426 - 428 1962
6- KRlSTIANSEN B Sinclair CG Production ofcilricAcid in Continuous Cullure Biotechshynolohyand Bloengineering vol XXI 297 shy315 1979
7 - KRISI1ANSEN B Charley R ConUnuolls Process for ProducUon ofCibic Aci Advanshyces in biotechnology Vol 1 221 - 227 1987
8- MARlER J R BouleL M DlTecl DelerminashyUon of Cllric Acid in Milk w1th an ImpToved Pyridine - Acetic Anhidride Melhod JournaJ DaiJy Science 41 J683 - 1692 1958
9- PAEZ GISELA Cineacutetica de Produccioacuten de A Ido Ciacutelrlco por Fernlentacioacuten Sumergida L U Z Facultad de Ingenieria 1986 (Tesis de Magisterl
10 PIR SJ Prtnciples of Microbe and CeU CuJshytivatlonmiddot BlackweU OxfoTd 1975
11 - PRESCCYIT amp DUNN S IndustriaJ MicTobiolshyogy
]2- SHU P Johnson MJ Journal Bashyteriologycal 56577 1948
13- SIMON CM Harvey T Passion Frult SLarch and ElIect on JuJce Vlscosity Delershymtnation ofSlarch Content JournaJ of Food Sdence vol 39 No 3 432 1974
14- Teacutecnicas de Cultivo S umeTgid o de AspeTquiUus Foetldus para la Produccioacuten de A ido Citrico Fundacioacuten CIEPE Venezuela 1 - 29 1987
Recibido el 31 de Oc-lubre de 1990
En forma visada el 08 de SepUembre 1992
Rev Teacutec lng Unlv Zulla Vol ]5 No 3 1992