{"id":3887,"date":"2024-08-23T07:24:01","date_gmt":"2024-08-23T07:24:01","guid":{"rendered":"https:\/\/fermentorchina.com\/?p=3887"},"modified":"2025-04-17T09:38:15","modified_gmt":"2025-04-17T09:38:15","slug":"industrial-fermentation-engineering-process","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/industrial-fermentation-engineering-process\/","title":{"rendered":"Ingenier\u00eda de procesos de fermentaci\u00f3n industrial en la industria alimentaria"},"content":{"rendered":"

La ciencia de la fermentaci\u00f3n industrial es un componente importante de la biolog\u00eda industrial y una disciplina clave que promueve la transici\u00f3n de productos biol\u00f3gicos importantes desde la preparaci\u00f3n en el laboratorio hasta la producci\u00f3n a gran escala en f\u00e1bricas. La ciencia de la fermentaci\u00f3n industrial se dedica a analizar las leyes b\u00e1sicas del comportamiento microbiano en entornos industriales en diferentes niveles de mol\u00e9culas, c\u00e9lulas y sistemas, mejorando la eficiencia de la biofabricaci\u00f3n y el bioprocesamiento y logrando una unidad relativa de alto rendimiento, alta tasa de conversi\u00f3n y alta intensidad de producci\u00f3n.<\/p>\n

\"Bailun
Biorreactores industriales Bailun de acero inoxidable<\/figcaption><\/figure>\n
1. Caracter\u00edsticas del proceso de fermentaci\u00f3n industrial en la industria alimentaria<\/strong><\/h5>\n

La mayor diferencia entre el proceso de fermentaci\u00f3n industrial en la industria alimentaria y otras industrias qu\u00edmicas es que se trata de una reacci\u00f3n qu\u00edmica llevada a cabo por organismos vivos. Sus principales caracter\u00edsticas son las siguientes:<\/p>\n

(1) El proceso de fermentaci\u00f3n industrial en la industria alimentaria es generalmente una reacci\u00f3n bioqu\u00edmica realizada a temperatura y presi\u00f3n ambiente, que es segura y requiere condiciones relativamente simples.<\/p>\n

(2) Las materias primas utilizadas en la fermentaci\u00f3n industrial de la industria alimentaria suelen ser almid\u00f3n, melaza u otros productos agr\u00edcolas y derivados. Siempre que se a\u00f1ada una peque\u00f1a cantidad de fuentes de nitr\u00f3geno org\u00e1nico e inorg\u00e1nico, la reacci\u00f3n puede llevarse a cabo. Los microorganismos pueden utilizar de forma selectiva los nutrientes que necesitan debido a sus diferentes categor\u00edas. En funci\u00f3n de esta caracter\u00edstica, las aguas residuales y los desechos pueden utilizarse como materias primas para la fermentaci\u00f3n con el fin de transformar los recursos biol\u00f3gicos.<\/p>\n

(3) El proceso de fermentaci\u00f3n industrial se completa a trav\u00e9s de la regulaci\u00f3n autom\u00e1tica de los organismos, con una fuerte especificidad de la reacci\u00f3n, obteniendo as\u00ed metabolitos relativamente \u00fanicos.<\/p>\n

(4) Debido al mecanismo de reacci\u00f3n inherente a los organismos vivos, estos pueden llevar a cabo de manera selectiva y espec\u00edfica reacciones de transformaci\u00f3n qu\u00edmica como la oxidaci\u00f3n y reducci\u00f3n de ciertos compuestos complejos en sitios espec\u00edficos, y tambi\u00e9n pueden producir compuestos polim\u00e9ricos complejos.<\/p>\n

(5) Es fundamental prevenir y controlar la contaminaci\u00f3n bacteriana durante los procesos de fermentaci\u00f3n industrial. Adem\u00e1s de una estricta desinfecci\u00f3n y filtraci\u00f3n del aire del equipo, la reacci\u00f3n debe llevarse a cabo en condiciones est\u00e9riles. Si se contamina con diversas bacterias, la producci\u00f3n sufrir\u00e1 enormes p\u00e9rdidas econ\u00f3micas. Si se infecta con bacteri\u00f3fagos, el da\u00f1o causado a la fermentaci\u00f3n industrial ser\u00e1 mayor, por lo que mantener las condiciones est\u00e9riles es la clave para el \u00e9xito de la fermentaci\u00f3n industrial.<\/p>\n

(6) Las cepas microbianas son el factor fundamental en la fermentaci\u00f3n industrial. Mediante la mutaci\u00f3n y el cribado de cepas, se pueden obtener cepas excelentes y de alto rendimiento, y se puede aprovechar al m\u00e1ximo el equipo de producci\u00f3n. Por lo tanto, se pueden obtener productos que son dif\u00edciles de producir con m\u00e9todos convencionales.<\/p>\n

(7) En comparaci\u00f3n con otras industrias, la fermentaci\u00f3n industrial requiere menos inversi\u00f3n, produce resultados r\u00e1pidos y puede lograr importantes beneficios econ\u00f3micos. Con base en las caracter\u00edsticas anteriores, la fermentaci\u00f3n industrial atrae cada vez m\u00e1s la atenci\u00f3n de las personas. En comparaci\u00f3n con los procesos de fermentaci\u00f3n tradicionales, la ingenier\u00eda de fermentaci\u00f3n industrial moderna tiene sus propias ventajas adem\u00e1s de las caracter\u00edsticas de fermentaci\u00f3n mencionadas anteriormente. Adem\u00e1s de utilizar c\u00e9lulas microbianas, tambi\u00e9n se pueden utilizar c\u00e9lulas animales y vegetales y enzimas, y se pueden utilizar "bacterias dise\u00f1adas" construidas artificialmente para la reacci\u00f3n; El equipo de reacci\u00f3n no es solo un tanque de fermentaci\u00f3n convencional, sino que se reemplaza por varios biorreactores con alta automatizaci\u00f3n y continuidad, lo que mejora e innova el nivel de fermentaci\u00f3n sobre la base original.<\/p>\n

\"industrial
Bailun industrial fermentation tank<\/figcaption><\/figure>\n
2\u3001Los tipos de fermentaci\u00f3n industrial se pueden dividir en varios tipos seg\u00fan las caracter\u00edsticas de la fermentaci\u00f3n y los diferentes requisitos de ox\u00edgeno de los microorganismos:<\/strong><\/h5>\n

(1) Seg\u00fan las materias primas de fermentaci\u00f3n, se puede dividir en tipos como fermentaci\u00f3n de az\u00facar, fermentaci\u00f3n de petr\u00f3leo y fermentaci\u00f3n de aguas residuales.<\/p>\n

(2) Seg\u00fan los productos de fermentaci\u00f3n, se puede dividir en fermentaci\u00f3n de amino\u00e1cidos, fermentaci\u00f3n de \u00e1cidos org\u00e1nicos, fermentaci\u00f3n de antibi\u00f3ticos, fermentaci\u00f3n de alcohol, fermentaci\u00f3n de vitaminas, etc.<\/p>\n

(3) Seg\u00fan la forma de fermentaci\u00f3n, se puede dividir en fermentaci\u00f3n en estado s\u00f3lido, fermentaci\u00f3n semis\u00f3lida y fermentaci\u00f3n l\u00edquida.<\/p>\n

(4) Seg\u00fan el proceso de fermentaci\u00f3n, se puede dividir en fermentaci\u00f3n por lotes, fermentaci\u00f3n continua y fermentaci\u00f3n por adici\u00f3n de flujo.<\/p>\n

(5) Seg\u00fan los diferentes requisitos de ox\u00edgeno durante el proceso de fermentaci\u00f3n, se puede dividir en fermentaci\u00f3n anaer\u00f3bica y fermentaci\u00f3n ventilada.<\/p>\n

(6) Seg\u00fan la fermentaci\u00f3n de metabolitos primarios como la fermentaci\u00f3n de alcohol, la fermentaci\u00f3n de amino\u00e1cidos, la fermentaci\u00f3n de \u00e1cidos org\u00e1nicos y otros metabolitos secundarios como la fermentaci\u00f3n de antibi\u00f3ticos y la fermentaci\u00f3n de pigmentos.<\/p>\n

\"industrial
biorreactor industrial<\/figcaption><\/figure>\n
3\u3001 Para cualquier tipo de fermentaci\u00f3n (excepto algunos procesos de transformaci\u00f3n), un determinado proceso de fermentaci\u00f3n consta de seis partes: <\/strong><\/h5>\n

\u2460Cepa y medio de cultivo de semillas determinado y medio de fermentaci\u00f3n; \u2461Esterilizaci\u00f3n de medios de cultivo, tanques de fermentaci\u00f3n y equipos auxiliares; \u2462Producci\u00f3n de cultivos de semillas activos, de raza pura y a gran escala; \u2463Producci\u00f3n a gran escala de productos en condiciones \u00f3ptimas de crecimiento para microorganismos en tanques de fermentaci\u00f3n; \u2464Extracci\u00f3n y purificaci\u00f3n de productos; \u2465Tratamiento de l\u00edquido residual de fermentaci\u00f3n.<\/p>\n

Antes de establecer el proceso de fermentaci\u00f3n industrial, primero se debe aislar la cepa y transformarla para sintetizar el producto objetivo, de modo que el producto resultante cumpla con los requisitos industriales y tenga valor econ\u00f3mico en t\u00e9rminos de rendimiento. Luego, se determinan los requisitos de cultivo de los microorganismos y se dise\u00f1a el equipo correspondiente. Al mismo tiempo, es necesario determinar el m\u00e9todo de separaci\u00f3n y extracci\u00f3n del producto. Adem\u00e1s, todo el plan de investigaci\u00f3n tambi\u00e9n debe incluir la optimizaci\u00f3n continua de las cepas microbianas, los medios de cultivo y los m\u00e9todos de extracci\u00f3n durante el proceso de fermentaci\u00f3n industrial.<\/p>\n

4. Tecnolog\u00edas clave de la ingenier\u00eda de fermentaci\u00f3n industrial<\/strong><\/h5>\n

(1)Strain selection technology Strain selection is based on the theory of microbial genetic variation according to production requirements, using artificial methods to induce strain variation, and then using various screening methods to select target strains that meet the requirements.<\/p>\n

The purpose of strain selection is to improve the basic characteristics of strains, in order to increase yield, improve quality, reduce costs, reform processes, facilitate management, and comprehensive utilization. The basic methods of strain breeding include natural breeding, phage resistance breeding, mutagenesis breeding, metabolic engineering breeding, gene targeted breeding, genome shuffling, and a series of other methods. In the early stages of industrial fermentationengineering and modern fermentation engineering, fermentation engineering mainly relied on wild microorganisms as the main fermenting agents.<\/p>\n

In the modern fermentation stage, excellent strain selection methods are still an important link in the upstream engineering of industrial fermentationengineering. One is to use new screening mechanisms and screening identification indicators to continue obtaining excellent starting strains from nature; The second approach is to utilize genetic engineering and cell engineering techniques, combined with molecular biology methods, using principles such as metabolic engineering, metabolic regulation, genomics, and systems biology to reconstruct the required genetic engineering bacteria or genetically modify existing starting strains to obtain excellent strains capable of producing the desired fermentation products.<\/p>\n

\"Stainless
Fermentador de acero inoxidable 200 litros BLBIO-200SJA<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

(2)Pure cultivation technology: Industrial fermentationgenerally uses specific microbial strains for purebred cultivation to achieve the goal of producing the required products. Therefore, the fermentation process should be carried out under conditions without bacterial contamination. Microbial aseptic cultivation is directly related to the success or failure of the production process.<\/p>\n

If the aseptic problem is not solved well, it can lead to a reduction in the required quantity of products, a decrease in quality, and difficulties in post-processing; Heavy damage can cause the entire culture medium to deteriorate, resulting in the scrapping of tons of culture medium and causing serious economic losses, which is particularly prominent in large-scale production processes.<\/p>\n

In order to ensure the normal operation of the cultivation process and prevent bacterial contamination, strict sterilization is required for the cultivation of most microorganisms, including laboratory operations and industrial fermentationproduction. The sterilization of the fermentation process involves the culture medium, fermentation equipment, and ventilation of the fermentation process.<\/p>\n

\"Food
Food and beverages production bioreactor<\/figcaption><\/figure>\n

(3)Industrial fermentationprocess optimization technology Fermentation process optimization includes optimization from the microbial cell level to the macro microbial biochemical reaction level, simplifying the complex interactions between cell physiological regulation, cell environment, reactor characteristics, process operating conditions, and reactor control as much as possible, and optimizing these conditions and relationships to make them most suitable for specific fermentation processes as a systematic optimization method.<\/p>\n

This optimization mainly involves four aspects of research content, the first of which is the study of cell growth process; The second is the stoichiometry of microbial reactions; The third is biological reaction kinetics; The fourth is bioreactor engineering.<\/p>\n

(4) Para lograr el objetivo de promover y trasladar los resultados de laboratorio a escala industrial, la tecnolog\u00eda de ampliaci\u00f3n de escala del proceso de fermentaci\u00f3n industrial generalmente requiere una investigaci\u00f3n de optimizaci\u00f3n del proceso a escala piloto. Para superar las dificultades, especialmente para algunos productos de fermentaci\u00f3n industrial a gran escala, se adopta un m\u00e9todo de ampliaci\u00f3n de escala paso a paso. Los m\u00e9todos para amplificar los procesos de fermentaci\u00f3n industrial incluyen: amplificaci\u00f3n de similitud geom\u00e9trica de tanques de fermentaci\u00f3n, amplificaci\u00f3n de similitud de la capacidad de suministro de ox\u00edgeno, amplificaci\u00f3n de similitud del metabolismo bacteriano, amplificaci\u00f3n de similitud de las condiciones de cultivo, simulaci\u00f3n de modelos matem\u00e1ticos y amplificaci\u00f3n de predicciones, etc.<\/p>\n

\"Bailun
Bailun 15L-300L-10000L industrial bioreactor bio process engineer<\/figcaption><\/figure>\n

(5)Downstream separation and purification technology in industrial fermentationengineering refers to the process of extracting, concentrating, purifying, and refining the fermentation target product. The importance of separation and purification of industrial fermentationproducts is mainly reflected in the particularity, complexity, and strict requirements of biological products, which result in a large proportion of separation and purification costs in the overall production cost of fermentation products.<\/p>\n

The downstream separation and purification process of industrial fermentation engineering usually accounts for 50% to 70% of the production cost, and some even up to 90%, which often becomes a limiting factor for implementing biochemical processes instead of chemical processes in production. Therefore, designing a reasonable extraction and refining process to improve product quality and reduce production costs is necessary to truly achieve commercial large-scale production of fermented products.<\/p>\n

En cierto sentido, el \u00e9xito o el fracaso de los procesos de fermentaci\u00f3n industrial depende enteramente del mantenimiento de un entorno controlado para el crecimiento y favorable para la producci\u00f3n. La forma m\u00e1s eficaz de lograr este objetivo es medir directamente los cambios de diversos par\u00e1metros y regular los procesos biol\u00f3gicos. La aplicaci\u00f3n de las matem\u00e1ticas, los principios de la ingenier\u00eda qu\u00edmica, la tecnolog\u00eda inform\u00e1tica electr\u00f3nica y los dispositivos de control autom\u00e1tico al proceso de fermentaci\u00f3n, la medici\u00f3n de los par\u00e1metros biotecnol\u00f3gicos, el modelado y el control de los procesos biol\u00f3gicos, pueden controlar y gestionar eficazmente los procesos de fermentaci\u00f3n industrial y mejorar la eficiencia de la producci\u00f3n.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Industrial fermentation\u00a0science is an important component of industrial biology and a key discipline that promotes the transition of important biological products from laboratory preparation to large-scale production in factories. Industrial fermentation\u00a0science is committed to analyzing the basic laws of microbial behavior in industrial environments at different levels of molecules, cells, and systems, improving the efficiency […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3888,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3887","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bailun"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3887","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3887"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3887\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5461,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3887\/revisions\/5461"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3888"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3887"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3887"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fermentorchina.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3887"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}