¿Cuáles son los microorganismos que más impactan los procesos? ¿En qué etapas se incrementa su acción? ¿Cómo actúan? son algunas de las preguntas a las que intenta dar respuesta la investigación sobre pérdidas de sacarosa por acción microbiana que realiza Cenicaña.
El jugo de caña y los materiales intermedios del proceso de producción de azúcar y etanol son ambientes propicios para el desarrollo de los microorganismos que ingresan con la caña a las fábricas.
Durante el proceso, estos microorganismos pueden ocasionar cambios fisicoquímicos como incremento de la acidez y viscosidad en los materiales del proceso y el alargamiento del cristal de azúcar. Estos cambios tienen impactos en la recuperación de la sacarosa, la calidad de los productos y los costos de producción, incluso, en la eficiencia fermentativa en la producción de etanol.
En ese sentido un mayor conocimiento de los microorganismos y su acción permite entender lo que ocurre en las fábricas de azúcar y etanol e implementar acciones para evitar su impacto en los procesos.
De acuerdo con Carolina Prieto, microbióloga de Cenicaña, “en los últimos años, el Centro de Investigación ha avanzado en la tarea de identificar los microorganismos que prevalecen en las diferentes etapas de los procesos industriales, en evaluar su comportamiento y conocer su impacto. Esa identificación se ha realizado con técnicas estandarizadas de biología molecular, que secuencian genes específicos en cada microorganismo”.
En la investigación se aislaron aleatoriamente las cepas de los microorganismos más representativos en diferentes corrientes del proceso de producción de azúcar como jugo claro, meladuras y mieles. Entre los microorganismos aislados están bacterias ácido lácticas, bacterias productoras de exopolisacárido, bacterias termófilas y levaduras.
“Se identificó que las bacterias pertenecientes a los géneros Lactobacillus spp., Enterococcus spp. y Bacillus spp. son las más predominantes, dado que son capaces de crecer en un rango muy amplio de temperatura”, explicó la investigadora.
Respecto al comportamiento de algunos de los microorganismos identificados Cenicaña confirmó que el material más susceptible al deterioro es el jugo y, por lo tanto, las etapas de molienda y filtración son aquellas donde hay mayor proliferación de microorganismos.
¿Leuconostoc la mayor amenaza?
Uno de los grupos de bacterias que más impacta a la industria azucarera es el de las productoras de exopolisacáridos, entre las que se encuentran las del género Leuconostoc, principalmente L. mesenteroides, responsable de las pérdidas de sacarosa debido a la producción de dextranas.
Sin embargo, de acuerdo con Carolina Prieto, gracias a los resultados obtenidos en esta investigación se conoce que en las fábricas de azúcar hay bacterias de otros géneros con similar capacidad de consumo de azúcares que Leuconostoc (A), como Bacillus subtilis (B) y Lactobacillus rhamnosus (C), y que utilizan la sacarosa para la producción de gomas como levanas y heteropolisacáridos, respectivamente (Figura 1).
Mediante pruebas de laboratorio en jugos de caña se estimó que estos microorganismos consumen entre 0.02% a 0.07% de la sacarosa por hora y a partir de ésta pueden producir diferentes metabolitos simultáneamente: polisacáridos, manitol, ácido láctico y ácido acético.
En la producción de etanol
Cenicaña también extendió la identificación molecular a los microorganismos involucrados en el proceso de producción de alcohol carburante, a partir de mieles, vinaza y mostos de fermentación.
Las especies predominantes en esta etapa fueron Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Bacillus spp., y Leuconostoc spp. géneros que provienen desde las fábricas de azúcar y sobreviven a diferentes condiciones del proceso. Dado que la temperatura no afecta significativamente el consumo de azúcares de estos grupos microbianos también son los causantes de las mayores pérdidas de eficiencia en la fermentación, debido a la producción de ácidos orgánicos como ácido láctico y acético.
Los resultados de esta investigación conducirán a definir e implementar prácticas operativas y medidas de control con las cuales se reduzca la presencia de microorganismos en los procesos industriales, contribuir a la recuperación de azúcares que ingresan con la caña y a la eficiencia en la producción de etanol carburant.
PARA CONSULTAR
En las memorias del Comité de Fábrica que se realizó el 22 de mayo de 2019 y disponible en www.cenicana.org se encuentra el documento Diversidad Microbiana en el proceso de producción de azúcar y alcohol que incluye detalles de la investigación y proyecciones.
Carta Informativa | JUL 2019: 20-21 Versión en PDF