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 Bioreattori a coltura discontinua o batch 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 I più comuni Si attua una perfetta miscelazione di substrato e inoculo Sterilizzatore del reattore con vapore 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.