Diseño del proceso de fermentación sólida a escala piloto para la producción de celulasas con residuos agroindustriales

Abstract

En la Universidad de Camagüey, el grupo de BioProcesos de la Facultad de Ciencias Aplicadas, trabaja intensamente en la búsqueda de soluciones a los problemas que presenta la fermentación sólida en los procesos productivos, en especial, en la producción de enzimas y en esta investigación sobre celulasas. En el presente trabajo se identificó como problema científico ¿Cuáles deben ser las soluciones de diseño de un proceso de fermentación sólida, para la producción de celulasas, en cuanto a microorganismo a emplear, medio de cultivo y variables de operación? Para su solución se planteó como objetivo general: Diseñar el proceso de fermentación sólida para la producción de celulasas, con hongos filamentosos, en un medio de cultivo en el que se utilicen residuos agroindustriales, que sea técnica, económica y ambientalmente factible. Dentro de los aspectos novedosos de la investigación se destacan la formulación de un medio de cultivo que maximiza la producción de celulasas en la que, por primera vez, se reporta un modelo cinético para la producción de celulasas por fermentación sólida, donde el término de hidrólisis de esta enzima, por las proteasas, es un factor importante que no se había tenido en cuenta en este tipo de proceso productivo. La propuesta de un modelo matemático heterogéneo que representa fenomenológicamente el proceso de fermentación sólida en un biorreactor de bandeja es otro aspecto relevante para el diseño del proceso. La utilización de los modelos permitió simular el proceso y encontrar las variables óptimas en función de minimizar el costo de producción unitario. En estas condiciones se logró reducir este costo a sólo 5,52 $ L-1, que es tres veces inferior al precio de la enzima Ultraflo®, producida por la empresa Novozyme e importada por la fábrica de cerveza Tínima. Se diseñó una planta de producción de celulasas que será un agrego a Tínima, para sustituir la importación de la enzima y se estimó su capacidad en condiciones de incertidumbre financiera. Los indicadores de la eficiencia de la inversión tienen un comportamiento favorable: VAN 694 266,50 $, TIR 47 % y PRD en el 3,66 año.