Obtención ácido cítrico a partir de la melaza mediante la fermentación de Aspergillus niger

UNIVERSIDAD TÈCNICA DE MANABÌ

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS

CARRERA DE:

INGENIERÍA QUÍMICA

INGENIERÍA DE BIOPROCESOS

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:

Obtención ácido cítrico a partir de la melaza mediante la fermentación de Aspergillus niger

ESTUDIANTES:

• CRUZATTY ARTEAGA PAMELA
• MEJIA ARAY ANTONELLA
• GUILLEN MENDOZA NILO

DOCENTE:

• ING. ERNESTO ROSERO

PERÍODO:

ABRIL/AGOSTO 2018

Contenido

OBJETIVOS        3

Objetivo general:        3

Objetivos específicos:        3

MARCO TEÓRICO        4

Aspergillus niger        4

Identificación de Aspergillus niger        5

Sustrato        6

Melaza        6

CONTENIDO MINERAL        7

COMPOSICIÓN        8

PRODUCTO        12

Ácido cítrico        12

LOS USOS Y APLICACIONES PRINCIPALES DEL ÁCIDO CÍTRICO        13

Aplicaciones del ácido cítrico        13

USOS GENERALES DEL ÁCIDO CÍTRICO.        13

COMPOSICIÓN        14

TECNICAS        15

Microorganismo.        15

Preparación de la suspensión de esporas de Aspergillus niger        15

Preparación de recipientes y medios de cultivo para la producción de ácido        16

Determinación del crecimiento de Aspergillus niger        16

Medio de cultivo de aspergillus Níger para producción de ácido cítrico.        16

Determinación de la producción de ácido cítrico        16

MÉTODOS        16

MATERIALES Y EQUIPOS        17

RESULTADOS Y DISCUSIÓN        19

PROCESO CAL-SULFÚRICO.        21

separación.        21

Reacción.        22

Conclusiones        25

Recomendaciones.        25

Bibliografía        26

INTRODUCCIÓN

El proceso para la obtención del ácido cítrico nos permite sumergirnos en el amplio mundo de las industrias pues cuenta con aspectos genéricos utilizados en la elaboración de muchos otros productos.

Este proceso puede resultar muy interesante para estudiantes que apenas entran en el mundo de la ingeniería química, pues además de ser realizado por una empresa de la región, el ácido cítrico es utilizado en la elaboración de muchos otros productos de gran utilidad.

Este proceso es un claro ejemplo de la versatilidad de la ingeniería química, la cual interacciona con diversas ramas de la ciencia, en este caso con la microbiología, cuya producción industrial se lleva a cabo preferentemente mediante el uso de un microrganismo llamado Aspergillus Niger en fermentadores para cultivo sumergido, que en este caso presentan mayor  productividad y rendimiento respecto a otros reactores.

OBJETIVOS

Objetivo general:

• Obtener ácido cítrico a partir de la melaza mediante la fermentación de Aspergillus niger

Objetivos específicos:

• Calcular el rendimiento final del ácido cítrico
• Monitorear el ph en el proceso de fermentacion.
• Deducir una ecuación estequiometria para realizar el balance de materiales.

MARCO TEÓRICO

Aspergillus niger[pic 3]

Aspergillus niger pertenece al Dominio: Eukarya, Reino: Fungi, Filo: Ascomycota, Clase: Eurotiomycetes, Orden: Eurotiales, Familia: Trichocomaceae, Género: Aspergillus, Subgénero: Cricumdati sección Nigri y Especie: Aspergillus niger (Life, 2017)

Tabla I. Clasificación taxonómica

Fuente: Autores

Aspergillus niger presenta una reproducción asexual y puede crecer sobre una gran variedad de sustratos inertes, por lo que es una especie que se encuentra distribuida alrededor de todo el mundo. Su crecimiento está asociado a materiales orgánicos y al suelo. Es un hongo filamentoso saprofítico que crece en material vegetal, granos, compost, entre otros. A pesar de que es responsable de causar enfermedades en los seres humanos, se han establecido aplicaciones industriales para la producción de enzimas y ácidos orgánicos mediante fermentación, tales como ácido cítrico y ácido glucónico (Life, 2017).

Es un hongo que produce un moho negro en vegetales muy común en la lechuga, el tomate y la acelga. Es una de las especies más corrientes del género Aspergillus cultivada para la producción de: ácido cítrico, ácido glucónico enzimas: glucoamilasa, galactosidasa, etc.

Aspergillus niger crece rápidamente en una variedad de substratos artificiales produciendo colonias que consisten en un fieltro basal blanco o amarillo cubierto por una capa densa de conidios de color castaño oscuro a negro.

Identificación de Aspergillus niger

[pic 4]

Morfología del género Aspergillus (Duque, 2008)

La identificación de A. niger puede ser mediante microscopía, siendo solamente morfológica, ya que presente cabezas conidiales biseriadas y radiales, estípes lisos de pared gruesa, vesícula esférica, sin presencia de métulas y fiálides unidas a la vesícula.

Sin embargo, su morfología puede confundirse con otro tipo de especies de la sección Nigri como: A. tubigensis, A. feotidus, A. carbonarius, A. awamori. Es por ello que se ha desarrollado una identificación de especies de Aspergillus a nivel molecular mediante los genes: P450, genes del ARN ribosómico, Internal Transcribed Spacer (ITS), proteasa alcalina y genes mitocondriales (Murray, 2013)

Requerimiento de fermentación

La fermentación se lleva a cabo a temperaturas de aproximadamente 30 ºC. Se produce calor y se requiere algún grado de refrigeración. Cuando se utiliza A. niger el pH inicial depende del medio empleado. Con medio con melazas, el pH inicial debe ser neutro o ligeramente ácido para que se produzca la germinación y el crecimiento. Cuando el medio está basado en glucosa o sacarosa relativamente puras y sales inorgánicas, el pH inicial puede estar en el rango de 2,5 – 3,5. El pH desciende durante la fermentación, con un pH final frecuentemente de 2,0; cuando se utilizan levaduras el pH frecuentemente es controlado cerca de la neutralidad por adicción de cal, carbonato sódico o hidróxido sódico (Terán Fuentes, 2015)

Sustrato

Melaza

Se remonta a las primeras colonias americanas, la melaza fue traída a los Estados Unidos a partir de las plantaciones de caña de azúcar en el Caribe. Dado que es menos caro que el azúcar, era el edulcorante más utilizado de su tiempo. [pic 5]

La melaza es un subproducto o “residual” de procesamiento de caña de azúcar del azúcar de mesa que no es saludable. El azúcar refinado crea azúcar en la sangre y la inestabilidad de la insulina mientras que no proporciona ningún nutriente. En realidad, roba nutrientes, especialmente minerales, fuera del cuerpo si se lo consumen en abundancia.

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