ES2205202T5 - Procedimiento para la preparación de una biomasa microbiana granular y aislamiento de compuestos valiosos contenidos en ella - Google Patents

Procedimiento para la preparación de una biomasa microbiana granular y aislamiento de compuestos valiosos contenidos en ella Download PDF

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Description

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inducida por oxidación. La extrusión se efectúa por lo tanto preferiblemente a temperaturas inferiores, sin ningún medio de calentamiento. Preferiblemente, esto está en el intervalo de 20 a 30ºC, tal como aproximadamente temperatura normal. Durante la extrusión, las partículas granulares pueden formarse naturalmente, cayendo el producto extruido por su propio peso de la hilera mediante la influencia de la gravedad, formando de ese modo partículas. Sin embargo, si la biomasa es de una naturaleza por la que después de ser extruida por hilera forma hilos largos como espagueti, entonces los espaguetis pueden cortarse para dar partículas de un tamaño deseado.
Se ha encontrado que la temperatura de la biomasa influye en la naturaleza de las partículas granulares producidas durante la extrusión. Preferiblemente, la biomasa tiene una temperatura de 6 a 15ºC antes de la extrusión. Sin embargo, mientras está en la extrusora, la temperatura de la biomasa puede ascender para ser de 10 a 60ºC, aunque preferiblemente esta es de 15 a 30ºC. El aumento de temperatura dependerá de la presión ejercida sobre la biomasa y su contenido de materia seca.
Durante la extrusión la biomasa se fuerza habitualmente a través de un tambor hacia una hilera, a menudo mediante un tornillo. Este tambor preferiblemente no está calentado. De hecho, es ventajoso que se enfríe. Adecuadamente, la temperatura del refrigerante (por ejemplo, una solución acuosa tal como agua) es de 1 a 4ºC, tal como aproximadamente 2ºC.
En general, la extrusión no cambia el contenido de agua. Esto es por lo que en la fase (b) el contenido de materia seca es el mismo que en la fase (a). Sin embargo, como se apreciará, otras técnicas de granulación (tales como las descritas más adelante) sí cambian el contenido de agua, y pueden disminuirlo (en otras palabras, incrementan el contenido de materia seca). Para una biomasa que contiene un hongo, por ejemplo del orden Mucorales (en particular uno que produce un PUFA), el contenido de materia seca de la biomasa en (a), que será habitualmente el mismo que en las partículas granulares producidas durante la granulación (en este caso extrusión), está adecuadamente entre 35 y 60%, preferiblemente de 50 a 60%. Después de secar, los gránulos secos tienen preferiblemente un contenido de materia seca de al menos 90%, tal como al menos 95%.
La técnica de granulación preferida es usar una extrusora.
Una buena visión general de las extrusoras es realizada por W. Pietsch («SizeEnlargementbyAgglomeration»: Wiley&Sons, 1991, página 385). La máquina puede ser una extrusora discontinua o continua. Para extrusoras continuas, pueden mencionarse extrusoras de un solo tornillo simples (de transporte tanto axial como radial). Además, existen extrusoras de doble tornillo co-o contra-giratorias. La biomasa que ha de extruirse se transporta, se compacta parcialmente y se prensa a través de una placa perforada (hilera). Otro grupo de extrusoras incluye máquinas de formación de pelets. Aquí, una herramienta de prensado cilíndrica gira sobre una capa de material depositada sobre una placa perforada.
Si los gránulos se obtienen mediante extrusión, entonces la biomasa necesita estar en una forma extruible. El contenido de agua puede ajustarse, si es necesario, dependiendo de la condición de la biomasa, los microorganismos empleados y las condiciones de extrusión. El agua puede retirarse o el contenido de materia seca incrementarse por medio de adición de sólidos, por ejemplo almidón. La biomasa puede ajustarse de este modo hasta la consistencia correcta, que es habitualmente la de una pasta.
Aunque los gránulos pueden usarse para la extracción del compuesto, además representan una forma estable de la biomasa que puede almacenarse. Los gránulos pueden tener otros usos: por ejemplo, pueden usarse en la preparación de una fórmula infantil, donde la biomasa contiene uno o más ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs).
La presente invención también prevé otros métodos de granulación que permiten la formación de partículas (granulares). Por ejemplo, un procedimiento de secado de múltiples fases pueden comprender una combinación de secado por pulverización y un lecho fluidizado y también puede dar partículas granulares.
Pueden emplearse otros tipos de técnicas de granulación. Generalmente, la granulación es la acción de obtener sólidos en una forma granular mediante aumento del tamaño o reducción del tamaño. En general, se emplea el aumento del tamaño. Una buena visión general del tipo de procedimientos de granulación disponibles se describe en
W. Pietsch, «SizeEnlargementbyAgglomeration» (Wiley&Sons, 1991, página 385). Dentro de esto existen muchas técnicas diferentes disponibles para la granulación y esto incluye varios métodos de aglomeración, que se describirán. Aquí, la aglomeración da como resultado partículas pequeñas que se adhieren entre sí (se aglomeran) para formar partículas mayores (en este caso, las granulares). Por lo tanto, si una primera técnica da como resultado que las partículas son demasiado pequeñas, puede emplearse a continuación una técnica de aglomeración para dar partículas más grandes (granulares).
La aglomeración por volteo se alcanza habitualmente usando un tambor o secador cónico volteado y/o giratorio con un polvo que tiene propiedades adhesivas (de modo que las partículas se adhieren entre sí). En algunos casos, puede mezclarse un aglutinante añadido adicional. Mediante este mecanismo, pueden formarse partículas esféricas.
La aglomeración por presión se caracteriza habitualmente por fuerzas elevadas que actúan sobre una masa de un 8
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material en partículas. En general, este procedimiento se realiza con polvos finos o con materiales «plásticos» (no elásticos). Este procedimiento se usa normalmente para materiales en polvo (sin embargo, también se usa en la producción de levadura secada para masas de una cierta consistencia). Las partículas conformadas pueden secarse hasta un contenido de materia secada adecuado para el almacenamiento óptimo. La aglomeración por presión puede efectuarse mediante un pistón, un rodillo, prensas isostáticas y/o extrusoras. Una buena descripción de este tipo de equipo se da en el libro de Pietsch mencionado anteriormente.
Las prensas de extrusión hacen uso habitualmente de fricción con las paredes, provocando la resistencia al flujo del material plástico a través de los diámetros internos o las boquillas de extremos abiertos. Particularmente, en extrusoras de tornillo tiene lugar una mezcladura intensiva y se aplican altas fuerzas de cizallamiento.
En general, los materiales con bajas temperaturas de fusión o plastificación pueden aglomerarse directamente.
Son posibles otras técnicas de aglomeración. Por ejemplo, el secado por pulverización en combinación con un aglomerador de lecho fluido. Inicialmente, la biomasa puede secarse mediante atomización a través de una tobera o usando una rueda giratoria en un secador de pulverización. Las partículas finas se reciclan a la sección de pulverización. El polvo pegajoso resultante se aglomera adicionalmente en una sección de lecho fluido. En algunos casos, la nueva mojadura del polvo puede mejorar el procedimiento de aglomeración. Esta técnica descrita se conoce como secado en múltiples fases.
Para describir el secado en múltiples fases con más detalle, la biomasa se seca por pulverización en primer lugar. Esto puede dar un polvo fino. La temperatura del secado por pulverización (temperatura de entrada de aire) es habitualmente de 160 a 260ºC y/o la temperatura de salida del aire es de 75 a 90ºC. Aquí, la biomasa se pulveriza mediante un disco que gira rápidamente o una tobera que genera partículas pequeñas. Las partículas pueden caer a continuación, bajo gravedad, hacia el fondo de una torre de secado por pulverización. Aquí, puede proporcionarse un lecho fluido, que puede usar aire caliente para efectuar el secado (habitualmente a de 90 a 95ºC). Aquí, puede tener lugar la aglomeración y las partículas pueden adherirse entre sí. Después de esto, las partículas aglomeradas (granulares) se someten a secado, por ejemplo sobre un lecho de secado de correa o sobre un lecho sub-fluidizado. Al principio del procedimiento, una biomasa puede tener un contenido de materia seca por debajo de 30%. Después del secado por pulverización, este puede incrementarse hasta desde 75 a 90% y después de la aglomeración puede ser de 90 a 95%. Después del secado, este puede incrementarse hasta al menos 95%.
Otra técnica es usar un aglomerador de lecho fluidizado. Aquí, el polvo puede fluidizarse en un flujo gaseoso. En el lecho de partículas se pulveriza un fluido con agua que moja el polvo y mejora la aglomeración.
En general, los procedimientos de aglomeración descritos son para polvos secos que pueden plastificarse. Una excepción es el secado sobre un secador de múltiples fases. Esta combinación de secado por pulverización en combinación con un lecho fluido después del secador es adecuada para la aglomeración de muchos tipos diferentes de biomasa. Sin embargo, el procedimiento no siempre es adecuado para productos termolábiles o productos susceptibles a la oxidación por aire (caliente). Un buen modo de producir una biomasa seca granulada es la extrusión de una torta filtrante deshidratada mecánicamente seguido por una etapa de secado adecuada como secado en lecho fluido o lecho sub-fluidizado.
Otro modo de aglomeración de biomasa (secada) puede realizarse mediante la nueva mojadura de un producto secado (por pulverización) seguida por una etapa de extrusión y nuevo secado en, por ejemplo, un secador de lecho fluido. Los polvos, con un punto de fusión bajo o una temperatura de plastificación baja (o, en el caso de ciertas biomasas secadas con una alta cantidad de aceite intracelular, que se funde parcialmente debido a las fuerzas en la extrusora), pueden extrudirse. Se forman pelets adecuados en la hilera.
Como en (c) anteriormente, la biomasa granulada (extruida o de otro modo) puede secarse, adecuadamente bajo condiciones que permiten que las partículas queden intactas. Se cree que la estructura y el tamaño de las partículas de la biomasa después del procedimiento de granulación permite el secado eficaz de la biomasa. El secado puede realizarse usando diversos secadores, por ejemplo un secador de correa, un secador a vacío o de correa a vacío, un secador de lecho fluidizado o sub-fluidizado. El experto puede elegir entre un procedimiento discontinuo o uno continuo.
El uso de un secador de lecho fluidizado o subfluidizado se prefiere especialmente en el procedimiento de la invención. El secado puede producirse en aire o bajo nitrógeno. Con el secado en lecho fluidizado y subfluidizado, la temperatura en el lecho puede ajustarse hasta valores prefijados. Estos valores pueden variar ampliamente, por ejemplo de 35ºC a 120ºC, tal como 50 a 90ºC, opcionalmente de 60 a 80ºC. Si un compuesto lábil necesita aislarse de la biomasa, la temperatura del procedimiento de secado puede ajustarse fácilmente hasta intervalos inferiores, para disminuir el riesgo de oxidación o degradación.
Alternativamente o además, puede emplearse un procedimiento de secado a vacío, por ejemplo en de 1 a 2 horas.
Pueden surgir varias ventajas de la etapa de secado. En primer lugar, el secado de las partículas de la biomasa 9
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Los gránulos, especialmente de una biomasa fúngica, pueden ser totalmente partículas de biomasa que tienen un diámetro de 0,3 a 10 mm, preferiblemente un diámetro de 0,7 a 5 mm, opcionalmente de 1 a 3 mm. Comúnmente, las partículas se formarán automáticamente con la longitud deseada. De otro modo, las partículas pueden cortarse hasta la longitud deseada. Si la granulación era mediante extrusión, entonces los agujeros en la hilera de la extrusora pueden corresponder generalmente a los diámetros de los gránulos.
Opcionalmente, pueden añadirse antioxidantes antes o durante el procedimiento de granulación. Estos pueden incluir tocoferol y palmitato de ascorbilo, por ejemplo presentes en hasta 0,1% (en peso).
La invención puede proporcionar así un material de biomasa con características que pueden permitir una extracción económica y eficaz de compuestos. El compuesto o los compuestos presentes pueden a continuación purificarse, aislarse o (preferiblemente) extraerse. El procedimiento de esta invención puede permitir el uso de un procedimiento de extracción por percolación. La ventaja permitida por este procedimiento de extracción parece deberse a la estructura y el tamaño así como a un alto contenido de materia seca. Un producto extruido seco requiere una cantidad reducida de disolvente para la extracción del compuesto valioso de él. Además, el procedimiento de tueste de desolventización, es decir, la liberación del disolvente usado de la biomasa, puede realizarse mejor y más eficazmente con la biomasa en la forma de un producto extruido.
El residuo del producto extruido obtenido después del procedimiento de tueste de desolventización puede usarse ventajosamente como un componente para piensos.
Un contenido de materia seca del producto extruido que supera 90 a 95% puede permitir el almacenamiento estable del producto extruido, mientras que un contenido de materia seca por encima de 85% ya puede dar una ventaja significativa en el procedimiento de extracción posterior.
La extracción se efectúa preferiblemente usando un disolvente. El disolvente empleado dependerá del compuesto que ha de extraerse, pero en particular pueden mencionarse ésteres alquílicos C1-10 (por ejemplo acetato de etilo o butilo), tolueno, alcoholes C1-6 (por ejemplo metanol, propanol) y alcanos C3-8 (por ejemplo hexano) y/o un fluido supercrítico (por ejemplo CO2 líquido o propano supercrítico). En técnicas previas, el disolvente se ha empleado directamente sobre el microorganismo en el caldo. Sin embargo, realizando la extracción sobre los gránulos puede reducirse significativamente la cantidad de disolvente requerida. En algunos de los experimentos de los solicitantes, era necesario de 20 a 30 veces menos disolvente para realizar la extracción. No sólo esto da como resultado un ahorro económico significativo, debido a que se usa menos disolvente, sino que también minimiza problemas de emisiones. Al usar gránulos, la superficie específica disponible al disolvente puede ser particularmente alta y por lo tanto pueden obtenerse buenos rendimientos.
Si el compuesto que ha de extraerse es hidrófobo, entonces se usa preferiblemente un disolvente apolar. Para compuestos hidrófilos, se emplea adecuadamente un disolvente polar (tal como un alcohol).
La extracción puede efectuarse usando una variedad de técnicas. El método preferido es la extracción por percolación, usando un filtro. Aquí, una columna puede rellenarse con los gránulos secados. El disolvente (hexano) se añade a continuación para cubrir los gránulos. Aunque el disolvente puede hacerse pasar una vez a través de la columna y sobre los gránulos secados, preferiblemente se recircula (como un sistema cerrado o abierto). Adecuadamente, el disolvente se recircula de 3 a 7 veces, tal como aproximadamente 5 veces, adecuadamente durante un período de tiempo desde media hora hasta una hora y media, tal como aproximadamente una hora. La Figura 3 muestra un aparato de extracción por percolación adecuado. El disolvente se mantiene en el recipiente antes de la adición al extractor de percolación que contiene los gránulos deseados. El disolvente se hace circular por medio de la bomba. El filtro de acabado está destinado a retirar finos.
Pueden emplearse otros extractores de percolación. Estos pueden ser de un diseño de contracorriente o corriente cruzada. En el primero, los gránulos secados pueden mantenerse en un tambor giratorio (tal como un carrusel) dividido en diversos sectores. El disolvente se hace pasar a través de los gránulos en un sector en una dirección, y a continuación se hace pasar a través de (preferiblemente en la misma dirección) los gránulos en otro sector (tal como uno vecino). Estas máquinas se denominan a menudo extractores de carrusel y están disponibles de Krupp, Alemania.
En otra técnica, los gránulos pueden ponerse sobre, por ejemplo, una correa o un transportador móvil (por ejemplo, poroso) que se mueve en una dirección sustancialmente opuesta al disolvente. Esto puede significar que los gránulos recientes se extraen con disolvente que ya ha pasado a través de otros gránulos, y que se aplica disolvente reciente a los gránulos que previamente se han sometido a extracción con el disolvente. Esta disposición puede maximizar la eficacia.
En una técnica de corriente cruzada, partidas separadas de los gránulos se someten a extracción con porciones de disolvente reciente.
El procedimiento de la invención también puede usarse para obtener una mezcla de dos o más compuestos a partir
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de diferentes microorganismos al preparar partículas granulares o gránulos a partir de una mezcla de dos o más microorganismos. Esta mezcla de microorganismos puede obtenerse al mezclar los caldos de fermentación de dos o más microorganismos diferentes directamente después de que haya acabado o al combinar la biomasa de dos o más microorganismos inmediatamente antes de la granulación (por ejemplo, procedimiento de extrusión). También es posible mezclar dos o más productos extruidos microbianos diferentes antes del procedimiento de extracción.
Un procedimiento preferido de acuerdo con la presente invención puede así ser como sigue:
a) fermentar uno o más microorganismos en un medio adecuado, bajo condiciones que permiten que el microorganismo produzca el compuesto deseado, lo que puede dar como resultado un caldo (de los microorganismos en el medio circundante);
b) si es necesario, precipitar o solidificar el compuesto, tal como mediante acidificación;
c) separar los microorganismos del medio en el caldo, lo que puede alcanzarse mediante separación sólido/líquido, tal como mediante filtración, para obtener una biomasa;
d) pasteurización, del caldo resultante de (a) o de la biomasa resultante de (c);
e) si es necesario, incrementar el contenido de materia seca de la biomasa, por ejemplo al añadir materias o sustancias secas, o al disminuir el contenido de agua, por ejemplo mediante una técnica de deshidratación o secado;
f) triturar y/o amasar la biomasa resultante (y, opcionalmente, incrementar el contenido de materia seca al añadir una o más sustancias secas);
g) granular la biomasa para dar partículas granulares, tal como mediante extrusión;
h) secar las partículas granulares para dar gránulos secados; y
i) extraer uno o más de los compuestos, tal como al usar un disolvente adecuado.
Los compuestos aislados de acuerdo con la invención pueden ser de alta calidad y pueden ser adecuados para usar en la nutrición de seres humanos o animales. Especialmente, los lípidos que contienen ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) aislados de acuerdo con la invención son adecuados con propósitos nutricionales, en particular para la incorporación en fórmulas infantiles.
La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo, con respecto a los siguientes Ejemplos que se proporcionan a modo de ilustración. Están acompañados por los siguientes dibujos, en los que:
la Figura 1 es una gráfica de temperatura y materia seca (%) frente al tiempo, que muestra el comportamiento de secado de diferentes cantidades de biomasa extruida a diferentes temperaturas;
la Figura 2 es una gráfica de rendimiento de aceite frente a la temperatura, que muestra biomasas extruidas a diferentes temperaturas;
la Figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento de extracción por percolación (conocido) ;
la Figura 4 es una gráfica del rendimiento de aceite frente al tiempo, que muestra la relación entre la cantidad de aceite extraído y su momento de extracción; y
las Figuras 5 y 6 son gráficas de la distribución por tamaños de gránulos secados de acuerdo con la invención y gránulos de la técnica anterior, respectivamente.
Ejemplos 1 a 6
Procesamiento de caldo de fermentación de Mortierella
Se filtraron 160 l de un caldo de fermentación de Mortierellaalpina, previamente pasteurizado (68ºC durante 1 hora) (crecimiento en forma de pelets), en una prensa filtrante de platos y marcos Dieffenbach estándar (tipo de tela: nycot 2794). El caldo se filtró con una presión aplicada máxima de 1,0 bares. En 20 minutos, se filtraron 160 l de caldo sobre un área de filtro total de 4,35 m2, lo que daba como resultado un flujo medio de aproximadamente 110 l/m2h. La torta filtrante se lavó con aproximadamente 3 volúmenes de torta (
imagen8150 l) de agua de procesamiento.
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TABLA 2 Resultados de experimentos de extrusión con biomasa con diferentes contenidos de materia seca
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5 Ejemplos 13 y 14 y ejemplo comparativo 15
Secado de biomasa convencional y extruida de Mortierellaalpina
Secado a vacío
10 Se secó biomasa recuperada convencionalmente (Ejemplo Comparativo 15, no extruida) en un secador de bandejas a vacío, pero llevaba aproximadamente 50 horas a 40ºC. El secado era muy lento debido a los grumos. El contenido de materia seca de biomasa secada de este modo era aproximadamente 92,5%.
15 Para comparación, aproximadamente 20 g de producto extruido (del Ejemplo 11, partículade 2 mm) con un contenido de materia seca de 55% se secó a escala de laboratorio en un rotavapor. La temperatura del baño de agua era 68ºC y la presión aplicada 40 mbar. El comportamiento del secado era razonable, excepto que la biomasa secada se pegaba a la pared y exudaba un poco de aceite. El contenido de materia seca después del secado era 92,3%.
20 Secado en lecho fluidizado
En el Ejemplo 13, el secado se realizó con biomasa (Ejemplo 1) a diferentes temperaturas. Cuando no se ha producido pretratamiento de la biomasa, los grumos grandes de biomasa no se secaban completamente. En este caso, la biomasa secada era muy heterogénea considerando el tamaño de las partículas.
25 Si la biomasa se pretrataba antes de secar por medio de extrusión, el comportamiento de secado mejoraba sustancialmente. En este caso, el tamaño de las partículas de la biomasa secada era más uniforme.
La conclusión de estos resultados es que el secado en lecho fluidizado puede realizarse con diferentes formas de 30 biomasa aislada, pero que el secado se mejorará usando un producto extruido.
En otro experimento (Ejemplo 14), el secado de diferentes cantidades (15 y 30 kg) de producto extruido se realizó en un secador de lecho fluidizado con aire (8000 Nm3/m2h). Durante el secado, se tomaron muestras y se calculó el contenido de materia seca. En la Fig. 1, se muestra la relación entre la temperatura y el contenido de materia seca
35 de las (dos) cantidades diferentes.
La temperatura del lecho se fijó a 80ºC. El diámetro de la biomasa extruida era 1,3 mm. El contenido de materia seca de la biomasa extruida después del secado era aproximadamente 96%.
40 Ejemplo 16
Extracción de lípido de producto extruido secado de Mortierellaalpina
Extracción agitada de producto extruido secado a diferentes temperaturas
45 Se extrajeron muestras de 100 g de producto extruido secado con, respectivamente, 93,4 y 97,8% de materia seca, durante 3 horas con 500 ml de hexano o 500 ml de propanol-2, a temperaturas de 20ºC, 35ºC y 50ºC para hexano y 20ºC, 40ºC y 70ºC para propanol-2. La suspensión se agitó por medio de un agitador de dos álabes en un matraz de fondo redondo de «cuatro bocas» y se calentó por medio de una manta calentadora. Finalmente, el hexano o el
50 propanol-2 evaporado se recicló por medio de un enfriador de reflujo.
Durante la extracción, cada 30 minutos se tomó una muestra de 15 ml del sobrenadante desde el matraz, después
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de que el agitador se detuviera y las partículas se hubieran sedimentado. Se pipeteó 1 ml de las muestras a tubos de Eppendorf de 2 ml procesados. Después del secado durante la noche bajo vacío a 40ºC, los tubos de Eppendorf se pesaron y el aceite total se calculó.
5 Los resultados de los experimentos se muestran en la Fig. 2.
Conclusión para la extracción con hexano -la temperatura no tenía efecto sobre la cantidad total de lípido que puede extraerse, es decir, una temperatura de extracción relativamente baja da un buen rendimiento de lípido,
10 -la temperatura tenía sólo un pequeño efecto sobre el tiempo en el que puede extraerse la cantidad total de lípido,
-la cantidad total de lípido se extrajo en 30 minutos de la biomasa, con 5 volúmenes de hexano a una 15 temperatura por encima de 20ºC.
Conclusión para la extracción con propanol-2 -la temperatura tenía un efecto significativo sobre la cantidad total de lípido que puede extraerse,
20 -la temperatura tenía un efecto significativo sobre el tiempo en el que puede extraerse la cantidad total de lípido,
-la cantidad total de lípido se extrajo en 2 horas de la biomasa con 5 volúmenes de propanol-2 a 73ºC.
La composición del aceite dependía del disolvente usado en la extracción (véase la Tabla 3). Cuanto más polar es el 25 disolvente de extracción, más fosfolípidos se extraían. La polaridad del disolvente puede elegirse para optimizar la composición del aceite.
TABLA 3
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30 A mayor escala, se observaron problemas con la filtración de las micelas, debido a la desintegración del producto extruido en pequeñas partículas debido a la alta velocidad del agitador durante el procedimiento de extracción.
Estos problemas se evitaron usando extracción por percolación en lugar de extracción agitada. 35 Extracción por percolación de producto extruido secado, con hexano
Se realizaron varias extracciones por percolación a escala piloto (véase la Fig. 3 para un diagrama del procedimiento). Se extrajeron con hexano aproximadamente 40-45 kg de biomasa extruida secada (relación inicial 40 de hexano/biomasa de 4,4 l/kg) a 20ºC. El flujo de la bomba de engranajes se fijó a 1,5 m3/h. Había una pequeña purga de nitrógeno sobre el recipiente de contención de aproximadamente 0,1 bares.
La extracción se realizó durante 4 horas (incremento de temperatura durante la extracción de 18 a 25ºC). Cada 30 minutos se tomaron muestras de las micelas. De cada muestra, se evaporaron 100 ml a escala de laboratorio en un
45 rotavapor (Tbaño deagua era 64ºC) durante 20 minutos bajo vacío (aproximadamente 50 mbar). La cantidad de aceite se estimó. Los resultados se presentan en la Fig. 4. Puede apreciarse que después de 2 horas se alcanzaba un «equilibrio». A continuación, la biomasa extraída se lavó con aproximadamente 0,6 volúmenes de lecho de hexano. Durante la extracción, la altura del lecho no cambiaba.
50 Las micelas se sometieron a una filtración de acabado antes de la evaporación. Durante la extracción, se apreció que las micelas se hacían más y más claras, debido a la filtración profunda sobre el lecho de partículas.
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Ejemplo 17 y ejemplo comparativo 18
Recuperación de aceite de β-caroteno de Blakesleatrispora
Se recogieron 10 l de un caldo de fermentación del hongo Blakesleatrispora, previamente pasteurizado (75ºC durante 15 minutos), usando un equipo de filtración de laboratorio. Para mejorar la capacidad de filtración del caldo, se añadió CaCl2 (concentración final de 5 g/l). De este modo, la biomasa recuperada se deshidrató mecánicamente (se escurrió) a escala de laboratorio hasta un contenido de materia seca de 45% usando una prensa para frutas típica (prensa para cítricos, HAIFCO D.G.M.). La torta recuperada de este modo se extruyó por medio de una jeringa de acero inoxidable equipada con una hilera con 4 agujeros de 1,8 mm de diámetro cada uno. El producto extruido resultante se secó en un secador de lecho fluido a escala de laboratorio (Taire = 40ºC, tiempo de secado de 90 minutos, flujo de aire de 150 Nm3/h, AEROMATIC MP-1). El contenido de materia seca de la biomasa secada de este modo era aproximadamente 95%.
Una muestra de aproximadamente 50 g de producto extruido secado se extrajo usando extracción por percolación con acetato de etilo (relación de volumen inicial/biomasa de 30 l/kg). Después de 2 horas de extracción a 50ºC, el extracto se recogió por medio de filtración a vacío. La biomasa se lavó con un volumen de lecho de acetato de etilo. El extracto recuperado de este modo se lavó dos veces con agua desmineralizada (relación extracto/agua de 5 v/v) antes de la evaporación. El acetato de etilo se evaporó a 50ºC (Tbañode agua) hasta que se alcanzaba una concentración de 8 g de β-caroteno/l.
Los cristales de β-caroteno se recuperaron del concentrado por medio de cristalización controlada y filtración posterior.
Se realizó el mismo experimento con biomasa que se combinaba y se secaba, y así no se extruía (Ejemplo 18). La capacidad de filtración después de la extracción de la biomasa secada combinada era peor en comparación con productos extruidos secados.
Ejemplo 19 y ejemplo comparativo 20
Aislamiento de TAPS de producto extruido secado de la levadura Pichia
Se recogió biomasa de 2 l de un caldo de fermentación no pasteurizado de la levadura Pichiaciferrii mediante centrifugación a 5000 rpm durante 10 minutos. La torta filtrante en fase sólida se lavó con una solución salina que contenía 5% de NaCl. La biomasa recuperada de ese modo con 33% de materia seca se deshidrató mecánicamente a escala de laboratorio usando una prensa para frutas típica (HAFICO, D.G.M.). Durante un minuto, la torta se deshidrató a 200 kg/cm2.
El contenido de materia seca se había incrementado hasta 47%. La torta deshidratada se extruyó (Ejemplo 19) por medio de una extrusora de laboratorio de un solo tornillo usando un tornillo universal y un tambor perfilado. El diámetro del agujero en la hilera era 2 mm.
El producto extruido resultante se secó bajo vacío durante 40 horas a 40ºC, dando como resultado un contenido de materia seca de aproximadamente 92%. Se extrajeron 25 gramos del producto extruido secado durante 6,5 horas a 50ºC con acetato de etilo (relación biomasa/disolvente de 1:5 (p/v) ).
El extracto recuperado de este modo se evaporó a 50ºC bajo vacío (250 mbar), dando como resultado un aceite de TAPS (aproximadamente 60% de tetraacetilfitoesfingosina/l de aceite).
Ejemplo Comparativo 20
Secado por pulverización de Pichiaciferrii que contiene TAPS
Se secó por pulverización aproximadamente 1 kg de caldo de Pichiaciferrii en un secador de pulverización de laboratorio Büchi 190 a una temperatura del aire de 180ºC (temperatura de entrada) y 110ºC (temperatura de salida). Durante la alimentación del secador de pulverización el caldo se agitaba continuamente. El caldo se alimentó al secador a 1,2 l/h. La concentración de TAPS de la cantidad inicial de TAPS se analizó con el producto secado por pulverización. En el producto secado por pulverización sólo se recuperaba 13% de TAPS. Debido a las altas temperaturas la TAPS se degradaba. Así, este procedimiento no es una opción para el aislamiento de TAPS debido a la alta temperatura del procedimiento.
Ejemplo 21
Recuperación de aceite de DHA de Crypthecodinium
Se recogió biomasa de 7 l de un caldo de fermentación (previamente pasteurizado, 65ºC durante 1 hora) del alga
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volumen de poros de levadura secada (FERMIPAN, Gist-brocades).
La línea (con el eje Y a la izquierda) presenta el volumen de poros acumulativo y el histograma (con el eje Y a la derecha) es una distribución de volumen de poros diferencial relativa. Se muestra que la mayoría de los poros se encuentran en la región de un diámetro de poro de 10.000-100.000 nm.
TABLA 5
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10 Se sometieron 81 g de biomasa de PUFA extruida secada a extracción en una columna por medio de hexano a temperatura ambiente (20ºC) en una extracción por percolación de corriente cruzada para obtener el aceite de PUFA. Se drenaron trece volúmenes de lecho de hexano reciente (un volumen de lecho es la cantidad de hexano necesaria para atravesar todo el lecho) a través del lecho de biomasa. La cantidad de aceite en bruto en cada volumen de lecho de hexano drenado se determinó mediante el peso después de la evaporación del hexano.
15 Condiciones de extracción: -el volumen intra-particular del lecho de biomasa era 80 ml (= 1 volumen de lecho)
-caudal de un volumen de lecho por 300 segundos 20 -se extrajo 50% de la cantidad total de aceite en 300 segundos en un volumen de lecho
-la densidad aparente de la biomasa secada era 570 kg/m3
25 -el diámetro de las partículas era 0,0025 m
-temperatura de extracción de 20ºC
-la solubilidad de aceite en hexano es infinita 30 -el contenido de aceite de la biomasa 35,5 p/p (%).
El hexano se evaporó a escala de laboratorio en un rotavapor a 60ºC (Tbaño de agua) bajo vacío para dar el PUFA. Las
35 partículas de PUFA (productos extruidos secados) que se describen eran partículas no uniformes porosas que eran ideales para la extracción. Había una gran superficie específica disponible para el intercambio de aceite. Por lo tanto, la limitación por difusión para la extracción es baja.
Ejemplo comparativo 26
40 Las diversas condiciones de cultivo que se usaron para obtener la biomasa y los caldos descritos en los ejemplos previos se darán ahora en la siguiente tabla.
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Claims (1)

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