Carmen María de Oña Baquero - Mantenimiento básico de máquinas e instalaciones en la industria alimentaria. INAQ0108

Para la concentración y purificación de zumos de frutas.

Para la concentración de almidón de trigo, ácido cítrico, leche, café, jarabes, etc.

Para clarificar el vino y la cerveza.

Equipo de ósmosis inversa para desalinizar agua

Recuerde

La ósmosis inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semipermeable.

Aplicación práctica

Establezca las principales semejanzas y diferencias entre los procesos de ultrafiltración y de ósmosis inversa.

SOLUCIÓN

Ambos son procesos de separación por membrana selectiva semipermeable. Eliminan agua y solutos disueltos muy pequeños, pero la ósmosis inversa elimina solutos de peso molecular más bajo que la ultrafiltración.

Ambos necesitan elevadas presiones de trabajo, pero las de la ósmosis inversa son mucho mayores.

El mecanismo de selección es la difusión en la ósmosis inversa y el tamizado en la ultrafiltración.

Ambos presentan la ventaja de ser procesos de bajo coste energético.

8. Operaciones basadas en transformaciones químicas: fermentación y reactores biológicos

Estas operaciones implican la transformación de sustancias iniciales en productos de distinta naturaleza química. Tales transformaciones son llevadas a cabo mediante reacciones químicas.

En la industria alimentaria, estas reacciones químicas son en muchas ocasiones llevadas a cabo por sistemas biológicos, como bacterias, hongos y levaduras.

8.1. Fermentación

La fermentación es un proceso mediante el cual determinadas sustancias orgánicas sufren una serie de cambios químicos por acción de enzimas que producen los microorganismos (bacterias, mohos, levaduras) para ello. Al finalizar la fermentación, se obtiene una acumulación de sustancias químicas distintas a las iniciales.

El yogur es el resultado de la fermentación de la leche

En el transcurso de las reacciones químicas que se producen durante la fermentación, se produce energía que el microorganismo utiliza en su metabolismo.

Los procesos de fermentación han sido utilizados desde hace aproximadamente ocho mil años, a pesar de que no se conocía la existencia ni la influencia de los microorganismos de esos procesos.

Sabía que…

La palabra fermentación viene del latín fermentare que significa “ebullir”. Se utilizó porque describe la ebullición aparente que se observa durante la fabricación de los vinos como consecuencia de la liberación de gas en forma de burbujas y que provoca el movimiento del líquido.

Los procesos fermentativos permiten la conservación de alimentos, mejoran la calidad nutricional y aumentan las cualidades organolépticas de los alimentos. Por ejemplo, los productos lácteos como el yogur y el queso (fermentación láctica); productos cárnicos, como los embutidos; el pan; verduras fermentadas, como el chucrut o las aceitunas; bebidas alcohólicas, como el vino, la cerveza o la sidra (fermentación alcohólica); el vinagre (fermentación acética).

Fermentación del zumo de uva en la elaboración del vino

8.2. Reactores biológicos

Un reactor biológico o biorreactor es un recipiente donde se lleva a cabo el proceso de fermentación. Por ello, también se denomina fermentador.

La función del biorreactor es mantener las condiciones idóneas para el crecimiento del microorganismo, para lograr la mayor producción de compuestos deseados.

Los fermentadores industriales suelen ser de acero inoxidable o de vidrio. Generalmente, están equipados con mecanismos de control que permiten mantener las condiciones adecuadas para que las enzimas de los microorganismos operen en condiciones óptimas. Los parámetros que se controlan normalmente son la temperatura, el pH y el oxígeno disuelto.

Existen diferentes tipos de biorreactores, según sea su diseño, siendo el biorreactor de tanque agitado el más ampliamente utilizado en la industria alimentaria.

Biorreactor de tanque agitado

En este tipo de reactor, un eje de turbinas accionado por un motor es el encargado de producir la agitación. Además, el aire se inyecta a través de los inyectores del fondo del tanque, provocando cientos de burbujas que contribuyen a la agitación del líquido.

Este reactor está formado por:

Tanque de acero inoxidable o de vidrio, que constituye el cuerpo del >reactor.

Sistema de agitación, que funciona mediante un motor que hace girar los agitadores, de modo que mantiene en movimiento el caldo de fermentación.

Deflectores, placas colocadas a lo largo del reactor muy cerca de las paredes que sirven para disminuir la turbulencia que provocan los agitadores.

Dispositivos de adición (carga), de extracción (descarga y salida de gases) y de control (pH, temperatura, presión).

Sistema de aireación, que permite in troducir de forma controlada el oxígeno necesario para que se lleve a cabo la fermentación. El aire que se introduce ha de ser estéril.

Sistema de transferencia de calor (serpentines o camisa), que permite mantener el caldo fermentativo a la temperatura a la que se consigue el desarrollo óptimo de los microorganismos. La temperatura se regula mediante termostatos.