Hakan Romantschuk
Hakan Romantschuk, ingeniero químico, es Director de Planificación de la Oy Tampella Ab, empresa de ingeniería de Tampere, Finlandia.
Los licores consumidos provenientes de la fabricación de pulpa al sulfito ahora se pueden convertir en alimentos proteicos unicelulares para animales. El autor, estrechamente relacionado con el desarrollo del proceso en Finlandia, da a conocer el proceso y sus ventajas.
Se ha ideado un proceso, que ya está en operación comercial en Finlandia, para la fabricación de alimentos proteicos unicelulares para animales (SCP) empleando el licor consumido proveniente de la fabricación de pulpa al sulfito. Se conoce con el nombre de proceso Pekilo por la marca comercial del producto, y está destinado a fábricas menores que las plantas de SCP que emplean productos alimenticios de metanol y parafinas de petróleo. El proceso Pekilo contribuye también mucho a la solución de los problemas de polución del agua que plantean los licores consumidos al sulfito.
La primera planta comercial Pekilo acaba de empezar a funcionar en la fábrica de la United Paper Mills de Jämsänkoski. Se espera que esta planta, que tiene una capacidad anual de 10000 toneladas métricas, producirá SCP a costos significativamente inferiores a los de las fábricas que trabajan con petróleo y tienen una capacidad de 100000 toneladas anuales.
Aunque el licor de desecho al sulfito es la principal materia prima que se emplea en el proceso Pekilo, la tecnología no se limita a la industria de la pulpa al sulfito. Otros tipos de carbohidratos de desperdicio como, por ejemplo, el suero de soya, se han ensayado, con buenos resultados, a escala de laboratorio. Los planes prevén la continuación de los esfuerzos para ampliar la aplicabilidad del proceso Pekilo en el futuro. La hidrólisis de los productos agrícolas de desecho se considera un posible sistema para la producción de materias primas para la fermentación de carbohidratos con el proceso Pekilo.
Para los países que importan grandes cantidades de proteínas y buscan el modo de aumentar su producción nacional puede ser de utilidad el proceso Pekilo.
El SCP Pekilo deriva principalmente de los azúcares de la madera. Los desperdicios de las fábricas de pulpa, ricos en carbohidratos, raras veces se encuentran en cantidades suficientes para alimentar una producción anual superior a las 20000 toneladas métricas de SCP Por su índole, la materia prima se puede obtener a bajo costo, o sin costo alguno cuando los licores consumidos no se emplean como combustible. No obstante lo dicho, como el costo de una fábrica a esta escala no puede justificar grandes inversiones, la tecnología debe estar relativamente exenta de complicaciones.
La idea del proceso Pekilo nació de la observación, hecha por Otto Gadd, del Instituto de Investigación de la Pulpa y el Papel de Finlandia, de que ciertos hongos microscópicos se pueden cultivar sumergidos en licores al sulfito consumidos. Los métodos clásicos de producción de levaduras forrajeras con licor consumido al sulfito son, por supuesto, por demás conocidos entre los fabricantes de pulpa, especialmente en Finlandia. La perspectiva de hacer grandes mejoras en el proceso empleando un hongo, parecían particularmente prometedoras, dado el aumento de la demanda de alimentos para animales y la aceptación del SCP como sustituto de los alimentos clásicos.
La búsqueda del hongo microscópico indicado comenzó con el ensayo de más de 300 variedades. A medida que iba aumentando el costo de la investigación, se iba ampliando la base de inversión; ocho grandes compañías finlandesas formaron un grupo denominado SITU, con el fin de desarrollar el proceso Pekilo a escala totalmente comercial. La investigación continuó en el Instituto de Investigación de la Pulpa y el Papel de Finlandia.
El hongo microscópico que se eligió, por último, fue Paecilomyces variotii, que tiene las siguientes características favorables:
- Alto contenido de proteína total, a saber, 55-60 por ciento, en comparación con el nivel corriente entre los hongos microscópicos, de 25-40 por ciento.- Tasa satisfactoria de crecimiento en las condiciones del proceso.
- Fácil separación del licor.
- Ausencia de indicios de efectos tóxicos en los ensayos con animales.
COMPOSICIÓN DE LA PROTEÍNA PEKILO SCP
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|
Porcentaje de sustancia seca |
|
Proteína |
55-60 |
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Grasa |
2-4 |
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g/16 g N |
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Aminoácidos |
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Threonina |
4,6 |
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Valina |
5,1 |
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Cisteína |
1,1 |
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Metionina |
1,5 |
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Isoleucina |
4,3 |
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Leucina |
6,9 |
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Tyrosina |
3,4 |
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Fenilalanina |
3,7 |
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Lisina |
6,4 |
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TrIptófano |
1,2 |
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mg/kg de sustancia seca |
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Vitaminas |
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Tiamina |
6 |
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Riboflavina |
66 |
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Piridoxina |
16 |
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Niacina |
488 |
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Acido pantoténico |
35 |
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Biotina |
2 |
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Acido fólico |
12 |
Después de seleccionar el hongo microscópico, el desarrollo del proceso Pekilo pasó de la fermentación en laboratorio a la de escala de banco. En fermentaciones en recipientes de 0,45 y 1 metro cúbico, se estableció que se podía mantener la fermentación continua, por varias semanas, sin la interferencia de organismos extraños. Durante esta etapa de desarrollo del proceso Pekilo era importante producir una cantidad suficiente para comenzar los ensayos de alimentación con varios animales, especialmente cerdos, terneras y pollos, en el Centro de Investigación Agrícola de Finlandia. Los ensayos revelaron que la proteína Pekilo se podía emplear como sustituto parcial de la harina de soya, de la harina de pescado y de la leche descremada en polvo.
La ingeniería reveló que el proceso Pekilo podía ser comercialmente competitivo y rediticio. En base a lo dicho, una de las compañías del grupo SITU, la United Paper Mills Ltd., decidió construir una planta Pekilo de 10000 toneladas anuales de capacidad y anexarla a su fábrica de pulpa de Jämsänkoski. que tiene una capacidad de producción anual de 100000 toneladas de pulpa al sulfito base calcio. Los licores consumidos de esta planta normalmente se evaporaban y empleaban como combustible en una caldera.
Por último. en 1973 se suscribió un acuerdo de licencia entre el grupo SITU y la Oy Tampella Ab, empresa de ingeniería de Tampere. En virtud de este acuerdo, Tampella recibió los derechos de venta, exclusivos para todo el mundo, del proceso Pekilo y el derecho a otorgar sub-licencias. Tampella asumió también la responsabilidad de ulterior desarrollo de la ingeniería, para hacer el proceso más ampliamente aplicable a escalas comerciales. Tampella es también contratista de la planta de Jämsänkoski.
Es sorprendente la simplicidad del proceso Pekilo. En la producción de SCP, normalmente, antes de la fermentación, se someten los carbohidratos que constituyen la materia prima a un tratamiento preparatorio. Pero si es el licor al sulfito consumido el que se emplea como fuente de carbohidratos, el único tratamiento preparatorio necesario es ponerlo en contacto con el vapor, en una torre de reacción, para quitarle el dióxido de azufre. Después del enfriamiento, el licor pasa a un recipiente de fermentación, junto con los demás nutrientes esenciales para el sustento del microorganismo.
En el recipiente de fermentación se emplean compresores para lograr una mezcla y aereación intensivas.
En 4 ó 5 horas aproximadamente, se obtienen 15 kilogramos de hongos microscópicos por metro cúbico de licor.
Después de la fermentación se puede separar fácilmente del licor, con un filtro de tambor, el microorganismo rico en proteínas. En esta etapa es posible lavar bien el producto con muy poca agua. Para minimizar el costo de secado del producto, se procede a la extracción mecánica del agua con una prensa de disco rotatorio. Esto aumenta a 30 por ciento la cantidad de sólidos secos del producto antes de pasar al secador de correa.
Es importante verificar que el único microorganismo presente en el cultivo sea Paecilomyces. Lo dicho significa que todos los afluentes que penetren en el recipiente de fermentación, especialmente los varios miles de metros cúbicos/hora de aire, deberán estar exentos de otros microorganismos capaces de reproducirse con mayor rapidez que Paecilomyces. Como la planta puede operar continuamente 5000 a 6000 horas, una de las tareas más difíciles de los ingenieros ha sido mantener condiciones asépticas de operación continua de un fermentador de 15 metros cúbicos durante más de 3000 horas, sin infección. Durante el proyecto piloto se ensayaron también varios tipos de secadores, prensas para la extracción del agua y otros aparatos y se eligieron los que se emplearían en la planta a escala natural.
La proteína Pekilo del fermentador piloto se envió. además, al Instituto de Medicina Veterinaria de Noruega y al Instituto Nacional de Investigación de Lechería del Reino Unido, para que realizaran ensayos de alimentación de animales.
Esquema simplificado del proceso Pekilo
Una vez que se logren vencer las dificultades inevitables de una planta nueva y que el proceso Pekilo sea verdaderamente comercial, se espera obtener las siguientes ventajas, significativas con respecto a los demás procesos de fermentación de carbohidratos:
- Un producto con 55 a 60 por ciento de proteína y, además, una composición favorable en cuanto a aminoácidos.- Una operación aséptica que permite obtener un producto acabado microbiológicamente bien definido.
- Un nivel de impurezas provenientes de la materia prima que se puede mantener muy bajo, por la facilidad con que se puede lavar y filtrar el producto.
