Aditivo alimenticio basado en biosólidos para alimentos de animales y métodos de producción.

Un procedimiento que comprende:

añadir una corriente de desecho acuosa que comprende componentes metabolizables a un recipiente decrecimiento que contiene al menos un cultivo bacteriano,

a un primer caudal;

dejar que las bacterias del al menos un cultivo bacteriano crezcan en el recipiente de crecimiento metabolizando almenos una parte de los componentes metabolizables de la corriente de desecho acuosa, formando de este modouna suspensión bacteriana en un líquido acuoso voluminoso, en donde el líquido acuoso voluminoso estádesprovisto de componentes metabolizables en relación a la corriente de desecho acuosa;

separar una parte de la suspensión bacteriana del líquido acuoso voluminoso, formando de este modo una masabacteriana;

retirar la masa bacteriana a un segundo caudal;

retirar una parte del líquido acuoso voluminoso a un tercer caudal, en donde el líquido acuoso voluminoso estásustancialmente exento de sólidos suspendidos totales;

ajustar el segundo caudal para proporcionar un tiempo medio de retención celular (MCRT) de las bacterias de nomás que 8 días, en donde el MCRT se calcula dividiendo la masa celular bacteriana total instantánea en elproceso de tratamiento de aguas residuales por la masa bacteriana retirada por unidad de tiempo; y

secar la masa bacteriana retirada dentro de un periodo de tiempo por el cual el tiempo medio de residencia dedesecho (MWRT) menos el tiempo medio de retención celular es ≤ 2 días, en donde el MWRT se calculadividiendo la masa total de carbono en el proceso por la masa total de carbono en la masa bacteriana secarecuperada por día.

Aditivo alimenticio basado en biosólidos para alimentos de animales y métodos de producción.

Campo de la invención Esta invención se refiere a un procedimiento para preparar un alimento proteínico para animales o aditivo para alimentos de animales a partir de microorganismos cultivados en corrientes de aguas residuales que contienen materia orgánica, una unidad de tratamiento de aguas residuales para llevar a cabo el procedimiento de la presente invención, y métodos de negocio para el mismo.

Antecedentes de la invención Los suministros comerciales de alimentos para animales (p.ej., aves, peces, reses, etc.) consisten en nutrientes (p.ej., proteínas, vitaminas, minerales, grasas y carbohidratos) , por ejemplo ingredientes brutos o aditivos alimenticios que pueden incluir materiales alimenticios enteros, no procesados (p.ej., carne o plantas) , alimentos procesados marginalmente (p.ej., harina de pescado, harina de soja, harina de nuez, etc.) , y subproductos de desecho generados en la producción de otros alimentos (p.ej., salvado de trigo, harina de hueso, harina de sangre, harina de plumas, etc.) . Una de las principales motivaciones para emplear aditivos alimenticios alternativos en formulaciones de alimentos es reducir el coste del componente proteínico. La harina de pescado proporciona una fuente común de proteínas para alimentos de animales, particularmente en la acuicultura, industrias del cerdo, aves de corral y mascotas. Sin embargo, hay muchos inconvenientes para el uso de harina de pescado como aditivo alimenticio. El continuo crecimiento de la demanda de harina de pescado por parte de las operaciones de acuicultura globales origina una tensión excesiva sobre los sectores pesqueros mundiales, y puede consumir las reservas naturales de pescado debido a la sobreexplotación pesquera. Varios artículos recientes en revistas científicas y medios populares apuntan a un consenso emergente respecto a la disminución de capturas de peces salvajes, y el potencial colapso inminente de las reservas de pescado económica y ecológicamente vitales (véase por ejemplo Watson y Pauley, Nature, vol. 414 (2001) , págs. 534-536; Myers y Worm, Nature, vol. 423 (2003) , págs. 280-283; y Special Report: The Global Fish Crisis, National Geographic, vol. 211, nº 4 (2007) , págs. 32-99) . Además, las fluctuaciones estacionales y los eventos meteorológicos (p.ej., El Niño, La Niña) influyen en los precios de mercado de la harina de pescado.

Se han usado fuentes proteínicas alternativas de subproductos (tales como subproductos de hueso, sangre y carne) en las industrias de alimentos para animales, en un esfuerzo para reducir la dependencia de la harina de pescado como fuente de proteínas. Sin embargo, hay indicios de que tales fuentes proteínicas pueden comprometer la salud animal y humana, por ejemplo causando la propagación de enfermedades “debilitantes”, tales como la encefalopatía espongiforme bovina (enfermedad de las vacas locas) y la tembladera ovina.

Se han evaluado como aditivos alimenticios productos vegetales (tales como soja y trigo) y monocultivos (o comunidades mixtas bien caracterizadas) de fuentes proteínicas de células simples (es decir, microbianas) . Por ejemplo, se han cultivado microorganismos en sustratos que incluyen gas natural (p.ej., el producto de Norferm Bioprotein®, abandonado actualmente, descrito por ejemplo en las publicaciones de patente de EE.UU. Nos. 2005/0124053 y 2005/0271771) . Organismos adicionales que se pueden incorporar en alimentos para animales incluyen algas, levadura y zooplancton. Un ejemplo extremo de fuentes de alimentos para animales alternativas se encuentra en algunas operaciones de acuicultura del mundo desarrollado donde se han utilizado las heces de cerdos, patos, vacas, seres humanos y otros animales como alimento para recuperar el valor nutricional que permanece en estos productos de desecho. Sin embargo, el uso de tales productos como alimento puede comprometer la salud animal (o humana) o comunicar un sabor indeseable a la carne de los animales alimentados de esta manera.

Así, los aportes de materias primas para producir alimentos convencionales para animales se extraen de diversas fuentes, bien directamente de fuentes naturales o bien derivados como subproductos de la fabricación de otros productos alimenticios. La incorporación de suficiente proteína en el alimento para animales final es un objetivo principal de fabricación, e influye en gran medida en el coste total de producción de las materias primas animales. Cada vez más, los productores de alimentos, particularmente en la acuicultura e industrias de alimentos para animales domesticados, están utilizando harina de pescado recogida de diversas reservas pesqueras naturales. Sin embargo, esta dependencia ha conducido a problemas relacionados con el agotamiento de los recursos naturales.

Como se discutió anteriormente, los alimentos para animales pueden ser suplementados con subproductos de desecho derivados de la producción de alimentos para seres humanos o animales o ingredientes para alimentos para seres humanos o animales. La expresión “alimentos para seres humanos o animales” incluye cualquier alimento o bebida para el consumo humano o animal, así como componentes de alimentos para seres humanos o animales (p.ej., jarabe de maíz, melazas, etc.) . Los procesos de producción de alimentos pueden producir corrientes de desecho que contienen “residuos de materia sólida” (es decir, corrientes de desecho sólidas) o “residuos transportados en agua” (es decir, materia de desecho disuelta y en partículas incorporada en agua) . Cuando se usan subproductos en la producción de otro producto comercializable (tal como alimentos para animales) , el proceso se denomina comúnmente co-producción. Por ejemplo, la harina de pescado es el producto de alimentos enteros procesados (peces de banco tales como sábalo atlántico, anchoas, sardinas, etc.) o residuos de procesamiento de alimentos (cabezas de peces, espinas, órganos internos) , mientras que el salvado de trigo (un residuo de materia sólida) es un aditivo alimenticio obtenido como co-producto que se puede usar como ingrediente en el alimento para animales. Ejemplos adicionales de residuos de materia sólida usados en alimentos para animales incluyen lúpulo de desecho, cebada y levadura de fábricas de cerveza (p.ej., para reses, caballos y pollos) .

Los residuos transportados en agua son tratados generalmente en plantas de tratamiento de aguas residuales, donde los contaminantes de las corrientes de desecho acuosas (es decir, aguas residuales) son retirados antes del desecho final del agua residual tratada en un cuerpo de agua receptor u otra planta de tratamiento de aguas residuales (p.ej., un río o una planta de tratamiento de aguas residuales más grande) . Los residuos transportados en agua también pueden ser sometidos a un pretratamiento, en el que el productor de aguas residuales trata parcialmente el agua residual para retirar al menos una parte de los residuos transportados en agua antes de enviar el agua residual a otra planta de tratamiento de aguas residuales (p.ej., una planta de tratamiento de aguas residuales municipal) . El agua residual puede proceder de procesos industriales (tales como instalaciones de procesado de alimentos, donde no están presentes necesariamente aportes de aguas negras) y fuentes domésticas (tales como un municipio, donde los aportes de aguas negras son contribuidores principales al flujo global) . Los contaminantes más comunes presentes en las aguas residuales incluyen compuestos solubles que contienen carbono (es decir, orgánicos) que contribuyen a la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) . La DBO es una medida del oxígeno requerido para la degradación biológica de los contaminantes en el agua o en aguas residuales, y está correlacionada generalmente con la cantidad de material orgánico contenido en esas aguas residuales. En otras palabras, cuanto mayor es el contenido de materia orgánica de un agua residual, mayor será el nivel de DBO determinado para ese agua residual. Para cumplir la mayoría de normas regulatorias en los Estados Unidos, los niveles de DBO deben caer generalmente por debajo de aproximadamente 30 mg/l antes de la descarga a un cuerpo de agua receptor. Las aguas residuales afluentes a plantas de tratamiento de aguas residuales pueden variar en gran medida con respecto a sus concentraciones de DBO y características bioquímicas. Por ejemplo, las instalaciones productoras de alimentos pueden generar aguas residuales que contienen niveles de DBO superiores a 30.000 mg/l, mientras que las plantas de tratamiento de aguas residuales que procesan aguas negras municipales reciben generalmente aguas residuales que tienen de media entre aproximadamente 200 mg/l y... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento que comprende:

añadir una corriente de desecho acuosa que comprende componentes metabolizables a un recipiente de crecimiento que contiene al menos un cultivo bacteriano, a un primer caudal;

dejar que las bacterias del al menos un cultivo bacteriano crezcan en el recipiente de crecimiento metabolizando al menos una parte de los componentes metabolizables de la corriente de desecho acuosa, formando de este modo una suspensión bacteriana en un líquido acuoso voluminoso, en donde el líquido acuoso voluminoso está desprovisto de componentes metabolizables en relación a la corriente de desecho acuosa;

separar una parte de la suspensión bacteriana del líquido acuoso voluminoso, formando de este modo una masa bacteriana;

retirar la masa bacteriana a un segundo caudal;

retirar una parte del líquido acuoso voluminoso a un tercer caudal, en donde el líquido acuoso voluminoso está sustancialmente exento de sólidos suspendidos totales;

ajustar el segundo caudal para proporcionar un tiempo medio de retención celular (MCRT) de las bacterias de no más que 8 días, en donde el MCRT se calcula dividiendo la masa celular bacteriana total instantánea en el proceso de tratamiento de aguas residuales por la masa bacteriana retirada por unidad de tiempo; y

secar la masa bacteriana retirada dentro de un periodo de tiempo por el cual el tiempo medio de residencia de desecho (MWRT) menos el tiempo medio de retención celular es º 2 días, en donde el MWRT se calcula dividiendo la masa total de carbono en el proceso por la masa total de carbono en la masa bacteriana seca recuperada por día.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el MCRT es no más que aproximadamente 6 días y/o el MWRT-MCRTº 1 día.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la corriente de desecho acuosa añadida al recipiente de crecimiento comprende subproductos de alimentos o bebidas metabolizables disueltos y/o suspendidos de una planta procesadora de alimentos que produce alimentos para seres humanos o animales.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicho secado se lleva a cabo durante un periodo de tiempo de aproximadamente un día o menos a una temperatura de aproximadament.

65. 95ºC.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, en donde dicho secado se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 80ºC durante un periodo de tiempo de un día o menos.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde se añaden nutrientes seleccionados del grupo que consiste en macronutrientes, micronutrientes, vitaminas, aminoácidos y combinaciones de los mismos al recipiente de crecimiento bacteriano.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en donde los macronutrientes son fuentes biológicamente asimilables de C, H, O, N y P; las vitaminas se seleccionan del grupo que consiste en vitamina A, vitamina B1, vitamina B2, vitamina B3, vitamina B5, vitamina B6, vitamina B7, vitamina B9, vitamina B12, vitamina C, vitamina D, vitamina E y vitamina K.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el líquido acuoso voluminoso tiene una DBO que varía de aproximadamente 200 a aproximadamente 200.000 mg/l.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la masa bacteriana seca tiene una relación de proteína/ceniza de aproximadamente 6, 0/1 a 8, 0/1.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicho procedimiento es un procedimiento continuo.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el MCRT es aproximadamente 1 a 6 días.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde:

la corriente de desecho acuosa comprende subproductos de alimentos o bebidas metabolizables disueltos y/o suspendidos con niveles de DBO de º aproximadamente 100 mg/l;

después de retirar una porción del líquido acuoso voluminoso a un tercer caudal, el líquido acuoso voluminoso está sustancialmente exento de sólidos suspendidos totales y tiene una DBO dentro de niveles permitidos;

después de secar la masa bacteriana retirada, la masa bacteriana seca se proporciona como fuente de proteínas para alimento de animales.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en donde la masa bacteriana se seca hasta un contenido de sólidos de 80% o más y se proporciona como ingrediente de alimentos para animales.

14. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende además: determinar el contenido de proteínas de la masa bacteriana seca, desviar la masa bacteriana que tiene un contenido de proteínas º 40% a un recipiente de almacenamiento; desviar la masa bacteriana que tiene un contenido de proteínas < 40% a un recipiente de desecho; y proporcionar la masa bacteriana con un contenido de proteínas º 40% como fuente de proteínas para alimento de

animales.