Introduzione ai processi biotecnologici (pdf)

Introduzione ai processi
biotecnologici
Biotecnologie:
tradizionali: pane, birra, vino, formaggi …
 innovative: etanolo, acetone, glicerina, acido lattico,
butanolo, acido citrico, antibiotici,
amminoacidi,enzimi, proteine, steroidi, OGM.

A livello industriale l’uso di enzimi:
 Sostituzione di catalizzatori tradizionali
 migliore efficacia
 Senza residui nell’ambiente: minor impatto
 Usati soprattutto per processi idrolitici:
preparazione di bevande e alimenti
Nel settore agro-zootecnico:
 Produzione di piante, animali e MO GM e non
Nel settore alimentare:
 Produzione di alimenti: pane, vino, formaggi, enzimi,
acido lattico, proteine
Nel settore dei materiali plastici:
 Biomateriali: plastiche biodegradabili
Nel settore dell’energia:
 Biomasse a scopo energetico
Nel settore ambientale:
 Bonifica di aree contaminate
 Produzione di bioinsetticidi, biofertilizzanti,
biosensori per la diagnostica aziendale
Caratteristiche dei processi
biotecnologici nell’agroalimentare
Trasformazioni tramite fermentazione:
 attenzione a pH e temperatura ottimali
 condizioni di sterilità per evitare
inquinamenti
Fasi della fermentazione:
 Preparazione substrato, inoculo e aria
per i processi aerobici
 Fermentazione
 Separazione prodotti finali
Substrati delle fermentazioni
Soprattutto carboidrati a 6 atomi di C:
Glucosio
Ma anche:
Carboidrati a 5 C, Acidi grassi, proteine
amminoacidi.
Sono aggiunti al’inizio del processo in:
modo continuo: bioreattori a coltura continua
modo discontinuo: bioreattori a coltura
discontinua (Reattori Batch)
Vantaggi nei processi
biotecnologici





Uso di soluzioni a pH 7: riduzione della
corrosione degli impianti
Temperatura modesta: bassa richiesta
energetica
Specificità di reazione: purezza del prodotto
Materie prime da altre lavorazioni: riduzione
smaltimento rifiuti
Scarti riciclabili: minor inquinamento
Bioreattori a coltura
continua





Materie prime immesse
in modo continuo
Bilancio di perdite di
massa dovute ai prodotti
in uscita
Il volume deve rimanere
costante
CHEMOSTATi: la quantità
delle sostanze in entrata
regola quelle in uscita
TURBIDOSTATI: le
materie in entrata
dipendono dal tasso di
torbidità delle sostanze
in uscita
Bioreattori a coltura
discontinua o batch
I più comuni
Si attua una perfetta
miscelazione di substrato
e inoculo
1. Sterilizzatore del
reattore con vapore
2. Caricamento inoculo e
substrato sterilizzato
 Agitazione ad opera di
pale meccaniche o ad
aria
 Il raffreddamento
avviene grazie a
camicia di
raffreddamento
 Viene controllato il pH


Bioreattori a coltura continua
Bioreattori a coltura discontinua
Sterilizzazione dei bioreattori




Al fine di evitare microrganismi indesiderati
tutte le parti dell’impianto vanno sterilizzate.
Altrimenti si sviluppano altri MO con
conseguenti aromi e sapori diversi
Sterilizzazione dell’aria: con filtri a diametro
calante fino a 0,2 μm.
Sterilizzazione del brodo e attrezzature con
vapore a 120° C
Recupero prodotti



All’uscita si hanno prodotti + MO
Separazione attraverso agenti flocculanti,
filtrazione
Purificazione attraverso: precipitazione
frazionata, adsorbimento, distillazione.