PROCEDIMIENTO DE ENRIQUECIMIENTO DE RESIDUOS LIGNOCELULOSICOS CON PROTEINAS DE LEVADURA.

La presente invención se refiere al uso de melaza de caña de azúcar y de vinaza de destilería,

para la realización de un procedimiento de enriquecimiento de residuos lignocelulósicos, en particular de bagazo o de paja, con proteínas de levadura.La presente invención se refiere asimismo a dicho procedimiento de enriquecimiento de residuos lignocelulósicos, así como al producto obtenido

Procedimiento de enriquecimiento de residuos lignocelulósicos con proteínas de levadura.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de enriquecimiento de un residuo lignocelulósico, por ejemplo de bagazo de caña de azúcar, con proteínas de levadura, que comprende en particular el uso de melaza de caña de azúcar y de vinaza de destilación. La presente invención tiene asimismo por objeto el bagazo enriquecido tal como se ha obtenido.

Ciertos vertidos de refinerías de azúcar y de destilerías de alcohol son nocivos para el medioambiente. En efecto, la industria azucarera produce dos toneladas de bagazo de caña de azúcar, que es un residuo sólido lignocelulósico fibroso procedente de la trituración de la planta, por tonelada de azúcar refinada, lo que representa en Cuba de 10 a 20 millones de toneladas de bagazo por año. Otro subproducto contaminante es la melaza de caña de azúcar que es un residuo líquido muy rico en azúcares y en ciertas sales minerales. Además, las destilerías da alcohol, frecuentemente asociadas con la producción de azúcar de caña, emiten grandes cantidades de compuestos volátiles más o menos nocivos para el medioambiente (principalmente el etanol). Las destilerías de alcohol vierten asimismo en el medioambiente vinazas muy contaminantes, pero ricas en sales minerales. Así, todavía en Cuba, se estima que 1.600 toneladas de etanol, un compuesto cuya emisión está sometida a control, se vierten cada año en la atmósfera.

Recientemente, en respuesta a una legislación cada vez más estricta, se han emprendido numerosas investigaciones para desarrollar procedimientos biológicos de descontaminación de los efluentes gaseosos, simples, poco costosos, y particularmente bien adaptados al tratamiento de grandes cantidades de aire poco contaminado (por ejemplo la biofiltración).

Los procedimientos anteriores de biofiltración del etanol a partir de bagazo de caña de azúcar comprenden el uso de un medio mineral costoso (33% del coste total del procedimiento), el medio mineral de Thomas y Dawson (véase composición en el artículo de Christen P, Domenech F, Michelena G, Auria R, Revah S (2002) Biofiltration of volatile ethanol using sugar cañe bagasse inoculated with Candida utilis. Journal of Hazardous Materials, 89(2/3):253-265).

La presente invención tiene como objetivo suministrar un procedimiento que permite, por una parte, valorizar el bagazo de caña de azúcar y, por otra parte, limitar las importantes emisiones en la atmósfera de etanol.

La presente invención tiene como objetivo suministrar dicho procedimiento que corresponde a un método de tratamiento biológico eficaz y poco costoso, que encuentra aplicaciones a escala industrial, en particular en los países tropicales productores de azúcar de caña y/o de alcohol.

La presente invención tiene como objetivo suministrar un procedimiento en el que la levadura crece directamente sobre un soporte lignocelulósico (bagazo por ejemplo) para producir un alimento para el ganado. Por lo tanto, no necesita ser cultivada en medio líquido en un primer tiempo, separada de este medio (centrifugación o filtración), antes de ser mezclada con el bagazo.

La presente invención se refiere al uso de melaza de caña de azúcar y de vinaza de destilería, para la realización de un procedimiento de enriquecimiento de residuo lignocelulósico, en particular bagazo o de pajas, con proteínas de levadura.

La expresión "melaza de caña de azúcar" designa un residuo líquido muy rico en azúcares y en ciertas sales minerales (Biart, Serrano y Conde, 1982, Ed. ICIDCA, La Habana, Cuba, "Estudio de las mieles de la caña de azúcar").

En el ámbito de la presente invención, la melaza de caña de azúcar se usa como medio de cultivo para preparar inoculo activo a partir de una cepa de levadura forrajera.

La vinaza de destilería es tal como se ha descrito en el artículo de Obaya, Valdes y Ramos (1994, Acta Biotechnol., 14(2), 193-198) o en la referencia "Manual de los derivados de la Caña de Azúcar", 3ª edición, Ciudad Habana, ICIDCA, 2000, capítulo 6.1, Editora: Luis Galvez Taupier.

La vinaza de destilería es un efluente contaminante ácido, rico en sales minerales corrientemente vertido en los ríos. En el ámbito de la presente invención, la vinaza se usa como fuente de sales minerales.

El residuo lignocelulósico es un residuo sólido, que procede de la trituración de plantas. Como ejemplo de residuo lignocelulósico, se puede citar la paja, que designa de manera general un tallo cortado de ciertas plantas, el heno, el serrín o las cosetas de la remolacha de azúcar.

El bagazo es tal como se ha descrito en la referencia: "Manual de los derivados de la Caña de Azúcar", 3ª edición, Ciudad Habana, ICIDCA, 2000, capítulo 2.2, Editora: Luis Galvez Taupier.

En el ámbito de la presente invención, el bagazo, que es un subproducto de la industria azucarera, se usa como soporte sólido para el procedimiento.

El procedimiento de enriquecimiento permite obtener un bagazo enriquecido con proteínas de levadura, y que contiene en particular al menos aproximadamente 8% de proteínas con relación al peso total del bagazo.

Según un modo de realización ventajoso, el uso según la invención se caracteriza porque el procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura comprende una etapa de preparación de un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis con melaza de caña de azúcar.

Mediante la expresión "cepa de levadura forrajera", se designa una levadura rica en proteínas de alto valor nutricional, tal como la descrita en la referencia "Manual de los derivados de la Caña de Azúcar", 3ª edición, Ciudad Habana, ICIDCA, 2000, Capítulo 4.8, Editora: Luis Galvez Taupier. Entre los microorganismos "forrajeros", se pueden citar asimismo ciertos hongos filamentosos (o microscópicos) de tipo Aspergillus, o la levadura Saccharomyces cerevisiae (levadura de panadería).

La presente invención se refiere asimismo al uso tal como se ha definido anteriormente, caracterizado porque el procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura comprende una etapa de cultivo del inoculo activo tal como se ha definido anteriormente, con la vinaza de destilería sobre bagazo de caña de azúcar.

La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento de enriquecimiento de residuo lignocelulósico, en particular de bagazo, con proteínas de levadura, que comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis, con melaza de caña de azúcar, y

- añadir en continuo al residuo lignocelulósico, en particular al bagazo de caña de azúcar que se ha puesto en presencia de dicho inoculo activo con la vinaza de destilería, de etanol, en particular gaseoso, o de vapores de etanol, como fuente de carbono, permitiendo el consumo del etanol por la levadura antes mencionada, y la producción de residuos lignocelulósicos, en particular de bagazo, enriquecido(s) con proteínas de levadura.

Según un modo de realización preferido, la presente invención comprende el uso de una cepa de Candida utilis, también denominado Torula utilis ("Manual de los derivados de la Caña de Azúcar", 3ª edición, Ciudad Habana, ICIDCA, 2000, capítulo 4.9, Editora: Luis Galvez Taupier).

Según el procedimiento de la invención, el inoculo activo forma con la vinaza de destilería una mezcla líquida que, después, se mezcla con el bagazo que sirve de soporte sólido.

El procedimiento de la invención es un procedimiento aerobio (que necesita la presencia de oxígeno).

La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura, que comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis con una melaza de caña de azúcar,

- cultivar dicho inoculo activo con la vinaza de destilería sobre un bagazo de caña de azúcar,

- añadir en continuo al bagazo de caña de azúcar etanol como fuente de carbono, permitiendo el consumo del etanol por la levadura antes mencionada y la producción de bagazo enriquecido con... [Seguir leyendo]

1. Uso de melaza de caña de azúcar y de vinaza de destilería, para la realización de un procedimiento de enriquecimiento de residuo lignocelulósico, en particular de bagazo o de paja, con proteínas de levadura.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el enriquecimiento del bagazo con proteínas de levadura comprende la preparación de un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis con melaza de caña de azúcar.

3. Uso según la reivindicación 2, caracterizado porque el enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura comprende el cultivo del inoculo activo tal como se define en la reivindicación 2, con vinaza de destilería sobre bagazo de caña de azúcar.

4. Procedimiento de enriquecimiento de residuo lignocelulósico, en particular de bagazo con proteínas de levadura, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis, con melaza de caña de azúcar, y

- añadir en continuo al residuo lignocelulósico, que se ha puesto en presencia de dicho inoculo activo con vinaza de destilería, etanol, en particular gaseoso, como fuente de carbono, permitiendo el consumo del etanol por la levadura antes mencionada, y la producción de residuo lignocelulósico enriquecido con proteínas de levadura.

5. Procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis, con melaza de caña de azúcar,

- mezclar el inoculo activo tal como se ha obtenido en la etapa anterior con la vinaza de destilería,

- poner en presencia la mezcla tal como se ha obtenido en la etapa anterior sobre bagazo de caña de azúcar, y

- añadir en continuo al bagazo de caña de azúcar, etanol, en particular gaseoso, como fuente de carbono, permitiendo el consumo del etanol por la levadura antes mencionada y la producción de bagazo enriquecido con proteínas de levadura.

6. Procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis, con melaza de caña de azúcar,

- llenar un reactor con bagazo de caña de azúcar, inoculo activo tal como se ha obtenido en la etapa anterior y vinaza de destilería, y

- alimentar en continuo dicho reactor llenado según la etapa anterior, con vapores de etanol, permitiendo el consumo de dichos vapores de etanol mediante la levadura antes mencionada, y la producción de bagazo enriquecido con proteínas de levadura.

7. Procedimiento de enriquecimiento de bagazo con proteínas de levadura según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- preparar un inoculo activo mediante incubación de al menos una cepa de levadura forrajera, en particular Candida utilis, con melaza de caña de azúcar,

- llenar un reactor con bagazo de caña de azúcar y el inoculo activo tal como se ha obtenido en la etapa anterior, cultivado con vinaza de destilería, y

- alimentar en continuo dicho reactor llenado según la etapa anterior, con vapores de etanol, permitiendo el consumo de dichos vapores de etanol por la levadura antes mencionada, y la producción de bagazo enriquecido con proteínas de levadura.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el bagazo de caña de azúcar es bagazo fresco triturado, cuyas partículas tienen un diámetro comprendido entre 0,1 y 5 mm, y preferentemente comprendido entre 0,54 mm y 3 mm.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la melaza de caña de azúcar que se usa en la etapa de preparación del inoculo está complementada con nitrógeno, y en particular por sulfato de amonio o fosfato de amonio.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque la cepa de levadura se incuba en presencia de 22 a 82 g.l^-1, y preferentemente de 52 g.l^-1, de melaza, de 3 a 8 g.l^-1, y preferentemente de 5,5 g.l^-1, de sulfato de amonio, y de 0,5 a 2 g.l^-1, y preferentemente de 1,2 g.l^-1 de fosfato de amonio.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque la etapa de incubación de la cepa de levadura con la melaza de caña de azúcar se efectúa a una temperatura de 25 a 35ºC, y preferentemente igual a 30ºC, durante un tiempo que varía entre 15 horas a 22 horas, y preferentemente durante un tiempo de 18 horas.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, caracterizado porque la vinaza de destilería se enriquece previamente con sales de nitrógeno, con sales de fósforo y con sales de magnesio, siendo preferentemente dicha vinaza previamente enriquecida con sulfato de amonio a razón de 73 g.l^-1, con fosfato de amonio a razón de 22 g.l^-1, y con sulfato de magnesio a razón de 7 g.l^-1.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizado porque la cepa de levadura se adiciona con agua, a fin de obtener un porcentaje de humedad de 60 a 75%, y preferentemente de 65% con relación al peso total del bagazo húmedo.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado porque el reactor se alimenta con etanol a razón de 100 g.h^-1.m³ de reactor a 200 g.h^-1.m³ de reactor, y preferentemente a razón de 150 a 200 g.h^-1.m³ de reactor.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado porque la etapa de alimentación del reactor con etanol se efectúa en continuo, durante 7 días a temperatura ambiente.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 15, caracterizado porque el reactor se puede alimentar con etanol en flujo descendente y/o en flujo ascendente.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 16, caracterizado porque la parte superior del reactor se rocía mediante una disolución de vinaza complementada con nitrógeno y con fósforo, tal como se define en la reivindicación 12.

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 17, caracterizado porque el agua se añade puntualmente durante el procedimiento, en particular con una cantidad comprendida entre 50 ml y 200 ml por litro de reactor y por día.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 18, caracterizado porque comprende una etapa final suplementaria que consiste en secar con aire seco el producto final que corresponde al bagazo enriquecido con proteínas de levadura, y en recuperar el producto así secado.

20. Producto obtenido según el procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 19, caracterizado porque el bagazo enriquecido con proteínas de levadura presenta un porcentaje de proteínas de 5 a 17%, y preferentemente de 17% con relación al peso total del bagazo seco.

21. Producto tal como se ha obtenido según el procedimiento definido en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 19.