REGIONAL VALLECENTRO DE BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

TECNOLOGO EN PROCESOS BIOTECNOLOGICOS APLICADOS A LA INDUSTRIA

PRODUCCION DE PROTEINA UNICELULAR Y SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLOGICOS

PRESENTADO POR:

CRISTIAN HURTADOMILLER HURTADOANGELA QUICENO

TECNOLOGO EN PROCESOS BIOTECNOLOGICOS

Figura1. Tomada en el laboratorio de Biotecnología Industrial Sena Palmira, durante la primera jornada de saneamiento ambiental realizada al centro.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El sector industrial es de vital importancia para el desarrollo socioeconómico de la comunidad en general, sin embargo implícitamente genera residuos industriales de origen natural que con tecnología de Bioprocesos pueden ser convertidos en coproductos al ser sometidos o tratados biológicamente para producir bioinsumos y/o proteína unicelular a partir de sustratos orgánicos.

Debe ser breve e incluir el punto en el cual se va a centrar la atención (lo que se desea conocer) y la relación con la situación de dificultad. Puede enunciarse en forma descriptiva o en forma interrogativa.

JUSTIFICACION DEL PROBLEMA La Producción Biotecnológica de Proteína Unicelular ( PUC ) emplea cultivos microbianos para alimentación animal y humana, principalmente por su alto contenido proteico, que utiliza como sustrato residuos agrícolas y subproductos industriales, de esta manera se aplican sistemas de tratamientos biológicos a los vertimientos, producto de los Bioprocesos y las fermentaciones industriales, a partir de Biorreactores aireados que busca explotar el potencial microbiano en la descontaminación de las aguas residuales reduciendo la afectación de las fuentes hídricas receptoras, contribuyendo a la producción de Biomasa como alternativa en Bioinsumos.

ImpactosEconómico: Optimización de las materias primas, equipos e insumos para la producción.Social : Mejorar la calidad de vidaAmbiental: Disminución de las emisiones contaminantes, manejo sostenible de los subproductos, tratamientos biológicos para el tratamiento de los residuos sólidos y líquidos.Tecnológico: Transferencia tecnológica de los procesos y Bioprocesos en la producción biotecnológica para las empresas.

OBJETIVO GENERAL

Producir mediante procesos biotecnológicos Proteína Unicelular por sistemas de cultivos microbianos a partir de subproductos orgánicos agrícolas e industriales, supervisando e implementando la remediación por microorganismos a los procesos Biotecnológicos aplicados a contaminantes orgánicos presentes en los vertimientos industriales.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•Realizar la evaluación de las materias primas a utilizar a escala de Laboratorio en la producción biotecnológica de proteína unicelular.•Realizar la evaluación de la fermentación estipulada en la investigación aplicada.•Realizar la evaluación de las materias primas a utilizar a escala de Laboratorio en la producción biotecnológica de proteína unicelular.•Determinar las condiciones operativas del proceso de fermentación en Planta Piloto del sustrato y microorganismo seleccionado.•Evaluar el sistema de tratamiento biológico por Biorreactores para los vertimientos industriales.•Caracterizar fisicoquímicamente el vertimiento líquido utilizado como medio de cultivo a utilizar en la Biorremediacion.

METODOLOGÍA

FASES DE PROYECTO ANALISIS Y PLANEACION

Figura2. Caracterización de melaza. Tomada en el laboratorio de Biotecnología Industrial Sena Palmira

CARACTERIZACION

MELAZA DE CAÑA

Tabla 1. Tomada Figura3. Miel B. Tomada en el laboratorio de Biotecnología

Industrial Sena Palmira

CARACTERIZACION

BAGACILLO

Figura3. Fuente: MSIRI (2006) (Mauritius Sugar Industry Research Institute) Figura 4 Bagacillo de caña. Tomada en el laboratorio de

biotecnología industrial

CARACTERIZACION

PORCINAZA

Tabla 2. tomadaFigura 5. Porcinaza. Tomada en el laboratorio de Biotecnología

Industrial

CARACTERIZACIONMICELIO FUNGICO

ANÁLISIS UNIDADES VALOR

HUMEDAD % m/m 15

PROTEINA % m/m bs 11

CENIZAS % m/m bs 1.95

GRASAS % m/m bs 1.04

FIBRA % m/m bs 50.4

CALCIO (Como Ca) % m/m bs 0.3

FOSFORO (Como P) % m/m bs 0.09

DENSIDAD A GRANEL Kg/m3 670

Tabla 3. Fuente:

Figura 6 Micelio fúngico. Tomada en el laboratorio de Biotecnología Industrial

CEPAS O BIOCATALIZADORES UTILIZADAS EN EL PROYECTO

Figura 7 . Saccharomyces cerevisiae. Medio de cultivo de micelio y vinaza. Tomada en el laboratorio de Biotecnología Industrial

CEPAS O BIOCATALIZADORES UTILIZADAS EN EL PROYECTO

CÉLULA Eucariota

TEMPERATURA OPTIMA DE CRECIMIENTO

28 °C (mesofilas)

PH 3,5 – 4,5

NUTRICIÓN Carbohidratos , aminoácidos y azucares sencillos

REPRODUCCIÓN Gemación

TAMAÑO 1 -5 micras

METABOLISMO Anaerobio facultativo

Saccharomyces cerevisiae

Tabla 4. Fuente libro de microbiología Industrial, www.wikipedia.com

Figura 8. Siembra por agotamiento Saccharomyces cerevisiae. Tomada en el laboratorio de

CEPAS O BIOCATALIZADORES UTILIZADAS EN EL PROYECTO

CÉLULA Eucariota

TEMPERATURA OPTIMA DE CRECIMIENTO

28 °C (mesofilas)

PH 3,5 – 4,5

NUTRICIÓN Carbohidratos , aminoácidos y azucares sencillos

REPRODUCCIÓN Gemación

TAMAÑO 1 -5 micras

METABOLISMO Anaerobio facultativo

Candida utilis

Tabla 5. Fuente libro de microbiología Industrial, www.wikipedia.com

Figura 9. Siembra por agotamiento Saccharomyces cerevisiae. Tomada en el laboratorio de Biotecnología

Industrial

FASE DE EJECUCION

Figura 10. Ejecución de proyecto planta piloto de fermentación. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial.

PRODUCCION IN VITRO

Tabla 11. Composición medios de cultivo en porcentajes. Fuente Laboratorio de Biotecnología Industrial

Equipo 1

Composición %

Melaza 25 p/v

Bagacillo 10 v/v

Nitrógeno 2 p/v

Fosforo Cantidad necesaria para amortiguar el pH

pH 4,50

G.E 1,050 gr/ml

°Brix 20 gr/ml

Picnómetro 1.010 gr/ ml

ATR’S 3-5%

CaracterísticasMedio de cultivo

PRODUCCION IN VITRO

Tabla 12. Composición medios de cultivo en porcentajes. Fuente Laboratorio de Biotecnología Industrial

Equipo 2

pH 4,50

G.E 1,050 gr/ml

°Brix 20 gr/ml

Picnómetro 1.010 gr/ ml

CaracterísticasMedio de cultivo

Composición %

Porcinaza 60p/v

Miel B 2P/v

PRODUCCION IN VITRO

Tabla 13. Composición medios de cultivo en porcentajes. Fuente Laboratorio de Biotecnología Industrial

Equipo 3

Medio de cultivo Características

CaracterísticasMedio de cultivo

Composición %Micelio 10p/v

Vinaza 60v/v

Miel B 30p/vFosforo Cantidad necesaria

para amortiguar el pH

pH 3,91

°Brix 21 gr/ml

Picnómetro 0.256 gr/ ml

ATR’S 0.233%

PRODUCCION IN VITRO

Imagen 11. Composición del Bagacillo. Fuente Tecnicaña.

PREPARACION DE MEDIOS DE CULTIVOPRETRATAMIENTOS

PRODUCCION IN VITRO

Imagen 12. Bagacillo en proceso de hidrolisis. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

HIDROLISIS

La hidrolisis es el desdoblamiento de las moléculas de ciertos compuestos orgánicos por la acción del agua, en este caso por la reacción de ácidos y bases en concentraciones bajas, buscando que las levaduras asimilen mejor los compuestos complejos como el Bagacillo, la Porcinaza y el micelio. También aporta azucares al medio de cultivo.

PRODUCCION IN VITRO

Tabla 14 Datos de hidrólisis realizadas en el Laboratorio de Biotecnología Industrial a las materias primas .

HIDROLISIS

BAGACILLO 10gr p/v

HIDROXIDO DE SODIO

17.5% v/v

TIEMPO 4 horas

TEMPERATURA 60 -65 ° C

En el pre tratamiento el Bagacillo, y el Micelio son sometidos a hidrólisis térmica por agentes alcalinos, mientras que la Porcinaza reacciona mejor con una hidrólisis acido térmica.

PORCINAZA 20gr p/v

ÁCIDO SULFÚRICO

40% v/v

TIEMPO 4 horas

TEMPERATURA 60 -65 ° C

MICELIO FUNGICO

6,25gr p/v

HIDROXIDO DE SODIO

40% v/v

TIEMPO 20Minutos

TEMPERATURA 121 ° C

PREPARACION DE MEDIOS DE CULTIVO

Imagen 13 Preparación de medios de cultivo. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

CRECIMIENTO, PROPAGACION Y MADURACION

Imagen 14 Propagación inoculo 100 ml. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

PREPARACION DE LA LEVADURA, CRECIMIENTO EN 100 ml

Parámetros a evaluar en camara de Neubauer+ Recuento inicial y final

CRECIMIENTO, PROPAGACION Y MADURACION

Imagen 15 Propagación inoculo 1000 ml. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

Parámetros a evaluar cada 2 horas

+ Recuento final+ Picnómetro + pH + T° ambiente + T° muestra + °BrixParámetros a evaluar

cada 6 horas+ % Azucares Residuales+ Acidez volátil.

PROPAGACION EN 1000 ml

CRECIMIENTO, PROPAGACION Y MADURACION

Imagen 16 Propagación inoculo 3000ml. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

PROPAGACION EN 3000 ml

Parámetros a evaluar cada 2 horas

+ Recuento final+ Picnómetro + pH + T° ambiente + T° muestra + °BrixParámetros a evaluar

cada 6 horas+ % Azucares Residuales+ Acidez volátil.

FASE DE EVALUACION

Imagen 17 Propagación inoculo 3000 ml. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

FASE DE EVALUACION

Imagen 17 Propagación inoculo 3000 ml. Tomada en el Laboratorio de Biotecnología Industrial

ENSAYO 3 Miel B:

25 p/v Bagacillo

hidrolizado con soda al 17.5%:

10 v/v Nitrogeno: 2 p/v

2

0,50 μ maxim

a3,38

cell/hr

t X Ln

0 1,00E+0818,420680

74

2 6,50E+0717,989897

83

4 6,90E+0718,049617

06

6 1,10E+0818,515990

92

8 2,10E+0819,162618

09

10 3,50E+0921,976028

81

0 2 4 6 8 10 120.00E+00

5.00E+08

1.00E+09

1.50E+09

2.00E+09

2.50E+09

3.00E+09

3.50E+09

4.00E+09

Axis Title

Axis

Title

0 1 2 3 4 5 6 70

5

10

15

20

25

RESULTADOS Y DISCUSIÓN No se debe comenzar describiendo de nuevo los métodos con

los que se obtuvieron los resultados. Los datos se pueden presentar en forma descriptiva, gráfica o tabular. Nunca presente los mismos datos en más de una forma. NO debe contener TEXTO EXTENSO, este no debe contener los datos ya descritos en las tablas.

Se debe demostrar la forma en que los datos obtenidos en los resultados pueden llevar a la solución del problema e indicar posibles desarrollos.

TABLAS Y FIGURAS:

Evite redundancia entre tablas, figuras y texto. Deben estar enumeradas en el orden en el que están citadas. El título, localizado en la parte superior de las tablas, debe ser breve y claro.

Las fotografías, mapas, dibujos y gráficas se consideran

figuras. Los gráficos deben dar, de un solo impacto, una idea del conjunto de los factores analizados y explicar las ideas en función de formas, colores y líneas. Se recomienda manejar un solo diseño en toda la presentación, estos deben ser nítidos y con colores tenues.

Catego

ría 1

Catego

ría 2

Catego

ría 3

Catego

ría 4

0123456

Serie 1Serie 2Serie 3

Para los gráficos se recomienda utilizar colores de diseño (Microsoft PowerPoint):IntermedioOffice Origen

Las ilustraciones deben presentarse dentro de los límites de las márgenes. Las fotografías deben ir uniformemente distribuidas.

CONCLUSIONES Deben plantearse de forma afirmativa y basarse en los

resultados obtenidos y su discusión, mostrando claramente y si se cumplieron los objetivos del trabajo. No debe incluir información que no se haya obtenido el la ejecución del proyecto.

RECOMENDACIONES En este espacio se demuestra el conocimiento adquirido a lo

largo de la realización del trabajo y se orienta a los que luego tomarán éste como una base para continuar, es decir, permite la formulación de nuevos proyectos biotecnológicos.

Además se pueden presentar algunas razones por las que se cree no se obtuvo todo lo que se deseaba, si así fue, y orientar en la forma como se podría solucionar esos aspectos.