UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SANTO DOMINGO

SUSTENTANTES:

GLORIA PEÑA ……………. DA-9784JENNIFER CUEVAS V. ……100049942NATHALIE BÁEZ……….. 100102113JAEL PAULINO A. ………….100064908LUZ VILLAMAN………… DA9806

PRODUCCIÓN DE ORGÁNICOS DIVERSOS POR VÍA BIOTECNOLÓGICA

PRODUCCIÓN DE ORGÁNICOS DIVERSOS POR VÍA BIOTECNOLÓGICA

La mayor parte de la población se encuentra en las grandes ciudades, alejada de las zonas que son fuentes de materia prima de alimentos.

No obstante, diariamente llegan alimentos muy variados desde diferentes lugares del mundo y en todas las épocas del año. ¿Cómo es posible que los alimentos lleguen en buen estado?

La respuesta está vinculada con el desarrollo de la ciencia y la tecnología de alimentos en los últimos 50 años, que ha hecho posible conservar las cualidades nutricionales y la inocuidad de los productos a lo largo de la cadena de elaboración y de distribución..

Desde el punto de vista tecnológico, se han desarrollado diferentes métodos de conservación: refrigeración, congelación, deshidratación, envasado al vacío, entre otros.

Paralelamente, las ciencias biológicas y químicas han descubierto y desarrollado sustancias que permiten que los alimentos continúen siendo seguros, nutritivos y apetecibles en su camino desde el "campo a la mesa".

Muchas sustancias de este tipo se han usado durante siglos, como la sal para la conservación de la carne, o el jugo de limón para evitar la oxidación de la manzana. Actualmente, este conjunto de sustancias se denominan aditivos alimentarios.

Se producen a escala industrial, cumplen funciones variadas, y existe una cuidadosa regulación nacional e internacional para su uso correcto y seguro.

Dentro de la diversidad en la producción de orgánicos por vías biotecnológicas podemos destacar: Los aditivos industriales ( conservantes,

edulcorantes, colorantes, saborizantes, etc.) Ácidos orgánicos ( acido cítrico, acético,

láctico, etc. ) Disolventes industriales ( pinturas,

productos de limpieza , etc.) Reactivos y sustratos industriales. Melaza

de cana etc.

¿QUÉ ES UN “ADITIVO ALIMENTARIO”?

En una acepción más precisa el Codex Alimentarius -una organización conjunta de la FAO y la OMS, los define como “cualquier sustancia que normalmente no se consume como alimento por sí misma ni se usa como ingrediente de la comida, tenga o no valor nutricional y cuyo agregado intencional en los alimentos para un propósito tecnológico (incluyendo organoléptico).

en la manufactura, procesamiento, preparación, tratamiento, empaque, transporte o almacenamiento resulta – o puede resultar (directa o indirectamente)- en su incorporación (o la de algún derivado) como componente del alimento o afectar de algún modo las características de dicho alimento

.” El Codex Alimentarius establece que el uso de aditivos alimentarios es justificado si su uso ofrece ventajas, no presenta riesgos ni induce a error en los consumidores.

FUNCIONES Y CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS ALIMENTARIOS

Los aditivos alimentarios tienen un papel fundamental a la hora de mantener las cualidades y características de los alimentos que están sometidos a condiciones ambientales (temperatura, oxígeno, microorganismos) que pueden modificar su composición original. Muchos aditivos alimentarios son sustancias naturales, e incluso nutrientes esenciales. Entre estas funciones se incluyen: FUNCIÓN ADITIVO

Evitar el deterioro del alimento Antioxidantes. ConservantesModificar la textura Espesantes y gelificantes.

Emulsionantes y estabilizantes.Modificar el sabor y/o el aroma Aromatizantes y Saborizantes.

Resaltadores del sabor. Edulcorantes.Modificar el color Colorantes. Estabilizantes del colorModificar otras propiedades (consistencia, textura, acidez)

Antiespumante. Antiaglutinante. Humectantes. Reguladores de la acidez. Acidulantes. Leudantes químicos.

Procesamiento de materias primas; iniciación de reacciones químicas en la producción del alimento

Enzimas

Suplemento nutricional Calcio, vitaminas, sulfato ferroso, omega 3, yodo

ANTIOXIDANTESSustancias que retardan o evitan la oxidación de los alimentos. La oxidación es una reacción en cadena que, una vez iniciada, continúa hasta la oxidación total de las sustancias sensibles. Como consecuencia, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y ácidos grasos poliinsaturados, y se obtienen productos que pueden ser nocivos para la salud. Los antioxidantes pueden actuar por medio de diferentes mecanismos: .

Detienen la reacción en cadena de oxidación.

Eliminan el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o en los envases.

Mediante el uso de agentes quelantes se eliminan trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la oxidación.

Los antioxidantes más utilizados son: ácido ascórbico (vitamina C), ácido cítrico en jugos de frutas, conservas vegetales, mermeladas; tocoferoles (vitamina E) en alimentos con mayor contenido graso; BHA (Butilhidroxianisol) y BHT (Butilhidroxitoluol), en quesos fundidos, aceites de semillas y margarinas. Entre los quelantes más utilizados se encuentran el ácido láctico, el ácido cítrico, el ácido tartárico, el ácido fosfórico y sus derivados (lactatos, citratos, tartratos y fosfatos).

CONSERVANTES Son sustancias que impiden o retardan la

descomposición de los alimentos provocada por los microorganismos (bacterias, levaduras y hongos) que se nutren de ellos, o por los productos de su metabolismo que pueden ser perjudiciales para la salud del consumidor. Por ejemplo, la toxina botulínica es un potente tóxico producido por la bacteria Clostridium botulinum presente en conservas mal esterilizadas. Para evitar los efectos de los microorganismos sobre los alimentos se emplean métodos físicos (calentamiento, deshidratación, irradiación, congelación), y sustancias que eliminan microorganismos o evitan su proliferación.

Algunos alimentos, como frutas, cebollas, ajos y especias, contienen naturalmente sustancias antimicrobianas. Sin embargo, la mayoría de los alimentos carece de ellas y deben agregarse en forma de aditivos. . Algunos conservantes aprobados como aditivos alimentarios son:

CONSERVANTE

ACCIÓN SE ADICIONA A...

OTROS DATOS

Dióxido de azufre y sulfitos

Evita cambios de color en frutas y verduras secas. Los sulfitos inhiben la proliferación de bacterias.  

jugos de uva, mostos, vino, sidra, vinagre, aperitivos, aderezos, derivados de fruta que se utilizan como materia prima para otras industrias

Tienen propiedades antioxidantes.

Ácido sórbico y sus derivados (sorbatos)

Inhiben el desarrollo de hongos (mohos y levaduras)

Alimentos y bebidas Ácido graso insaturado, presente naturalmente en algunos vegetales. Fabricado por síntesis química para su uso como aditivo alimentario

Nitratos y nitritos (sales potásicas y sódicas)

Conservantes. Inhiben el crecimiento de la bacteria botulínica

Carnes, jamón y salchichas

Se utilizan en combinación con antioxidantes (ácido ascórbico o tocoferoles)

Ácido benzoico (y benzoatos de potasio, sodio y calcio)

Conservantes Alimentos ácidos, como conservas de tomate, pimientos, etc.

 

Se encuentra en la naturaleza en la canela y las ciruelas. El producto utilizado en la industria se obtiene por síntesis química.

Nisina Antibiótico Quesos procesados, especialmente los fundidos.

 

Producida por un microorganismo inocuo presente naturalmente en la leche fresca, y que interviene en la fabricación de diferentes productos lácteos.

Propianatos Conservantes. Efectivos contra los mohos

Panadería y repostería

Sales derivadas del ácido propiónico, un ácido graso de cadena corta

Aditivos que modifican la textura

ESPESANTES

Los más utilizados, además del almidón, son gomas vegetales que tienen gran capacidad de retención de agua, obtenidas de resinas y semillas de vegetales, o producidas por microorganismos. Se las usa para estabilizar suspensiones de pulpa de frutas en bebidas, postres, helados, cerveza, etc. Entre ellas, la goma garrofín o tara (de semillas de algarrobo), la goma arábiga (de árboles del género Acacia), goma xantano (se obtiene por fermentación de azúcares de maíz por bacterias).

GELIFICANTES

Además de la gelatina, se encuentran: i) el ácido algínico (y alginatos) obtenido a partir de algas pardas, se emplean en helados, conservas, aderezos de ensaladas, embutidos, etc; ii) el agar (agarosa) obtenido de algas rojas; iii) la pectina, un polisacárido natural de las paredes de células vegetales forma geles en medio ácido en presencia de grandes cantidades de azúcar, se emplea en mermeladas.

•Espesantes y gelificantes: sustancias que aumentan la viscosidad de un alimento. El más utilizado es el almidón de maíz, sus derivados y variantes (“almidón modificado”). Se utilizan también otras sustancias de origen vegetal, como la pectina y otros polímeros modificados. Aquellos espesantes que se utilizan con el objetivo de dar consistencia de gel se denominan agentes gelificantes, entre ellos la gelatina.

EMULSIONANTES Y ESTABILIZANTES Estas sustancias confieren y mantienen la

consistencia y la textura deseada, y evitan la separación de ingredientes que naturalmente no se unirían, como la grasa y el agua. Se emplean en productos como margarina, quesos y pastas untables, helados, chocolate, productos de repostería, pastelería, galletitas, aderezos, mayonesa, y en alimentos bajos en grasas y calorías a los que le otorgan consistencia (como los quesos untables dietéticos

Entre los emulsificantes más utilizados se encuentran la lecitina, que se obtiene como un subproducto del refinado del aceite de soja, o a partir de la yema de huevo, y los mono y diglicéridos de ácidos grasos.

ADITIVOS QUE MODIFICAN EL SABOR Y EL AROMA

Aromatizantes y Saborizantes. Sustancias o mezclas de sustancias con propiedades aromáticas y sabrosas que, debido a la naturaleza volátil de sus moléculas, son capaces de dar o reforzar el aroma y el sabor de los alimentos..

Sustancias, naturales y artificiales, diferentes a la sacarosa (azúcar de mesa) que aportan sabor dulce al alimento. Los edulcorantes de bajas calorías han sido los aditivos de mayor desarrollo en los últimos años. En un principio se usó el ciclamato y posteriormente la sacarina, pero debido a controversias en el campo de la salud han sido desautorizadas en muchos países

EDULCORANTES . En la actualidad, la mayoría de los

edulcorantes de bajas calorías están constituidos por aspartamo y/o acesulfame K, ambos con mayor capacidad de endulzar que el azúcar de mesa. El aspartamo está formado a partir de los aminoácidos fenilalanina y aspartato, por lo cual está contraindicado en pacientes con fenilcetonuria (no pueden consumir fenilalanina). El sorbitol, la isomaltosa y el malitol se incorporan en edulcorantes de mesa y en alimentos bajos en calorías.

Se usan especias para agregar sabor a las comidas, como el clavo de olor, el jengibre, romero, jugos de frutas, vainillina, etc., las esencias naturales de frutas o sus formulaciones artificiales

ADITIVOS QUE MODIFICAN EL COLOR

Colorantes. Sustancias que aportan, intensifican o restauran el color de un producto para compensar la pérdida de color debida al almacenamiento o procesamiento, o a las variaciones naturales de la materia prima, y para realzar los colores naturales de los alimentos. Son ampliamente usados en repostería, golosinas, jugos de frutas y gaseosas, galletitas, helados, etc.

El objetivo es mejorar su aspecto visual y poder dar respuesta a las expectativas del consumidor. Bajo ninguna razón se puede utilizar colorante para ocultar o disimular fallas en el producto. Existen colorantes naturales y artificiales (obtenidos por síntesis química):

COLORANTES NATURALESCurcumina Colorante de la cúrcuma, especia obtenida del rizoma de la planta del mismo

nombre cultivada en la India. Otorga el característico color amarillo al curryCaramelo Sustancia obtenida por calentamiento de un azúcar comestible (sacarosa y

otros). Se utiliza en bebidas cola, bebidas alcohólicas (ron, coñac, cerveza), en repostería, en la elaboración de pan de centeno, en caramelos, helados, postres, sopas preparadas, conservas y productos cárnicos.

Carmines Se obtienen de insectos de la familia Coccidae (Dactylopius coccus Costa), y otorgan el color rojo-rosado a caramelos, yogures, postres, bebidas, etc.

Capsantina Colorante natural del pimiento rojo y del pimentón, con aplicaciones en la fabricación de embutidos.

Carotenoides

Cada vez más usados, especialmente en bebidas refrescantes.

Rojo remolacha (betanina, betalaína)

Extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja (Beta vulgaris). Se utiliza en bebidas refrescantes, conservas vegetales y mermeladas.

Antocianos Sustancias responsables de los colores rojos, azulados o violetas de la mayoría de las frutas y flores. Se obtienen de vegetales comestibles, fundamentalmente de los subproductos de la fabricación del vino (por ejemplo, de hollejos). Son los colorantes naturales del vino tinto. Se emplea en caramelos, helados, y productos de pastelería.

COLORANTES ARTIFICIALESTartracina Confiere color amarillo a las bebidas limonadas, helados, caramelos, repostería

a la paella y arroz condimentado envasado.Amarillo anaranjado S

Se utiliza para colorear refrescos de naranja, helados, caramelos, productos para aperitivo, postres, etc.

Azorrubina o carmoisina eritrosina

Otorga color frambuesa en caramelos, helados, postres, etc. Se utiliza el amaranto para el color rojo en gelatinas.

Azul V, indigotina, verde lisamina

Otorgan colores celeste, verde e índigo a bebidas refrescantes, golosinas, coberturas de repostería, helados, etc.

OTROS ADITIVOS

Antiespumantes : Sustancias que previenen o reducen la formación de espuma; se usan en la fabricación de mermeladas que generan espuma al hervirse.

Antiaglutinantes : Reducen la tendencia de las partículas individuales a adherirse unas a las otras. Por ejemplo: evitan que la sal se aglomere.

Humectantes : los alimentos de la pérdida de humedad, o facilitan la disolución de un polvo en un medio acuoso.

Reguladores de acidez: Alteran o controlan la acidez o alcalinidad de los alimentos.

Acidulantes: Aumentan la acidez y/o dan un sabor ácido a los alimentos, como los ácidos cítrico, tartárico, fumárico.

Leudantes químicos.:Sustancias o mezclas de sustancias que liberan gas y, de esta manera, aumentan el volumen de la masa. Los más usados son el bicarbonato de sodio y el fosfato monocálcico en harinas leudantes, repostería, galletitas, panificados, y polvo para hornear

ENZIMASActúan sobre las etapas de procesamiento de las materias primas o en la iniciación de las reacciones químicas de producción del alimento.. Por ejemplo, en la producción de queso se emplea hace tiempo el cuajo, una mezcla de enzimas entre ellas la quimosina, obtenidas del estómago del ternero que acelera la coagulación de las proteínas de la leche. Con el advenimiento de la biotecnología moderna, estas enzimas se pueden obtener en forma recombinante dentro de bacterias y de hongos. A modo de ejemplo:

fosfolipasa bacteriana ,expresada en los hongos Aspergillus oryzae se usa en la industria quesera previo a la reacción de cuajado para modificar los fosfolípidos de la leche de modo que mejoren la eficiencia de producción;

xilanasas ,expresada en bacterias Bacillus subtilis. En la industria de la panificación se adicionan a la masa para mejorar su textura y sabor. La preparación enzimática se agrega a la harina para que actúe durante el tiempo de levado previo al horneado. El efecto de las xilanasas es incrementar el volumen específico de los panes.

La pectinasa ,degrada la pectina, el principal componente de la semillas. Se emplea en la etapa final de la fabricación de jugos para retirar los restos de pepitas de frutas antes de la pasteurización.

Las celulasas ,se usan para favorecer la extracción y filtración de jugos de frutas o verduras, filtración de mostos, extracción de aceites comestibles, etc.

APORTES DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA AL CAMPO DE LOS ADITIVOS ALIMENTARIOS

El campo donde mayor aplicación ha tenido la biotecnología moderna es en el de las enzimas como aditivos alimentarios (ver El Cuaderno Nº 54). Las técnicas de ADN recombinante han permitido expresar enzimas de interés en microorganismos, obtener mayor cantidad de enzima en forma más uniforme, y abaratar costos. Las técnicas de bioquímica y biología han permitido aumentar la síntesis de metabolitos de interés (por ejemplo, ácido cítrico) en los organismos productores, o incluso han permitido producirlo en otros microorganismos.

Todos los aditivos se someten a revisiones de seguridad continuas a medida que los conocimientos científicos y los métodos de evaluación siguen progresando. La biotecnología está contribuyendo con aditivos seguros, económicos y uniformes, haciendo más efectivos los sistemas de producción y elaboración de alimentos.

Producción de Ácidos Orgánicos

ÁCIDOS ORGÁNICOS

PRODUCCIÓN DE ÁCIDOS ORGÁNICOS

Son ampliamente usados en alimentación, como acidulantes, saborizantes o ingredientes químicos. Así también, pueden producirse por vía microbiológica, síntesis química o extracción de productos naturales. La mayoría de los obtenidos microbiológicamente proceden del ciclo de Krebs, por lo que, en teoría, son muchísimos los microorganismos capaces de sintetizarlos, aunque sólo unos pocos en cantidades adecuadas para la aplicación industrial. Así también, sólo unos pocos de estos ácidos son más rentables producidos por vía microbiológica que por vía químicas. Los más importantes son: Ácido cítrico El más importante, ya que se obtiene únicamente por vía microbiológica. Ácidos acético y láctico Son los segundos en importancia. Se pueden obtener tanto microbiológica como químicamente. Ácidos málico y fumárico Son de escasa demanda e importancia. Ácidos itacónico y glucónico Se prefiere la síntesis química, más sencilla y económica, ya que es más fácil obtener de los microorganismos las enzimas que catalizan su formación que el producto en sí. Ácido tartárico Se obtiene en la fermentación del vino. Actualmente, está en desarrollo la producción a partir de Aspergillus o la bacteria Alcaligenes.

 

Ácido orgánico Usos principalesÁcido cítrico alimentos (acidulante y saborizante),

industria farmacéutica y productos de limpieza

Ácido glucónico alimentos (regulador de la acidez), productos de limpieza (removedor de depósitos calcáreos y óxidos), industria textil y papel

Ácido láctico alimentos (acidulante), plásticos biodegradables, lacas, barnices, industria farmacéutica

Ácido ascórbico (vitamina C) alimentos y medicamentos

Ácido tartárico bebidas, antioxidante, industria farmacéutica

Ácido fumárico fabricación del poliéster y del aspartato

Ácido málico

Acido acético

bebidas, saborizante

Alimentos (vinagre)

Clasificación y usos

Acido Cítrico

Es el más importante, ya que sólo se obtiene por vía microbiológica y además es el más utilizado. Su sabor agradable y elevada solubilidad hacen que tenga diversidad de usos:

• Alimentación: como acidulante, aromatizante, antioxidante y saborizante para productos dulces, como caramelos, helados, zumos,...

• Farmacia: como Persevante de la sangre, debido a sus propiedades antioxidantes.

• Cosmética, como integrante de diferentes preparados.• Metalurgia, ya que muchos metales se extraen más

fácilmente como citratos.• Detergentes, como sustituto de los polifosfatos. • Química: como antiespumante y en la industria textil.

Las especies usadas son:• Aspergillus Níger usando como sustrato sacarosa o melazas,

hidrolizados de almidón, sueros lácteos, etc.• Cándida lipolytica con parafina como sustrato, aunque está

poco implantado.

ACIDO GLUCONICO

El ácido glucónico es producto de la oxidacion de la glucosa. Lo encontramos de forma natural en numerosos vegetales (frutas, legumbres, cereales) pero también en la carne y en los productos lácteos. En producción industrial el ácido glucónico es biosintetizado. En su forma de aditivo alimentario lleva el nombre de E574;

sirve para regular el pH, al igual que el ácido cítrico. El ácido glucónico es soluble en agua y en alcohol. Se puede aislar a 165º y entonces adopta la forma de cristales.

ÁCIDO ASCÓRBICO

Conocido como vitamina C, tiene su nombre químico que representa a dos de sus propiedades: una química y otra biológica.En cuanto al primero, es un ácido, aunque no pertenece a la clase de ácidos carboxílicos. Su caracteristica ácida es derivada de la ionización de un hidroxilo y de un grupo enol (pKa = 4,25). Además, la palabra ascórbico representa su valor biológico en la protección contra la enfermedad escorbuto, del latín scorbutus (Lehninger et al., 1995

ACIDO TARTÁRICO

El ácido tartárico, crémor tártaro o crema tártara, es un polvo cristalino blanco. Químicamente es el tartrato o tartarato ácido de potasio, KC4H5O6, la sal ácida de la sal de potasio de ácido tartárico.

Aplicaciones del Ácido tartárico•Industria Alimentaria Uno, uno de los múltiples sectores de utilización del ácido tartárico es en la industria alimentaria. Se le utiliza como acidificante y conservante natural, emulsionante en panadería, ingrediente para levadura, bizcocho, caramelo, gelatina, mermelada y bebidas gaseosas.•Industria Farmacéutica: Se utiliza para la preparación de antibióticos, píldoras y pastillas efervescentes, medicina para las cardiopatías y compuestos terapéuticos que combaten el SIDA.•Industria de la Construcción: Se utiliza como retardante del fraguado del yeso y el cemento.•Industria Enológica: En este sector el Ácido Tartárico es utilizado como acidificante para Vino, Mosto y derivados.•Industria Química: Producto reactivo de laboratorio, galvanotecnia, fotografía, para preparación de tártaros y como secuestrante de iones metálicos.

ACIDO FUMÁRICO 

Debido a su baja higroscopicidad (tendencia a captar agua), se usa en bebidas deshidratadas y revestimientos de golosinas (evita la entrada de agua a alimentos), como colorante (fija el color de la carne), emulsificante, suavizante, acidulante y saborizante. Paralelamente, su baja solubilidad limita otras aplicaciones (lo que se evita por adición de compuestos que aumentan su solubilidad).Se obtiene a partir del hongo:

Rhyzopus oryzae usando como sustratos derivados de soja o arroz

ÁCIDO LÁCTICO

Fue el primer ácido obtenido por fermentación. Se usa principalmente en alimentación (acidulante y saborizante, además de hallarse de forma natural en productos lácteos) y en farmacia. Según las características metabólicas de los microorganismos productores, se distingue entrehomofermentadores (sólo producen ácido láctico, por lo que son preferibles) y heterofermentadores (producen, además, otras sustancias).

Las especies utilizadas preferentemente son:• Lactobacillus pentosus Usa residuos líquidos de la industria papelera (licor de cocción del sulfito) como sustrato.• Lactobacillusbulgaricus Usa sueros o suero desproteinizado procedentes de la industria láctea, sobre todo de la producción de quesos. Se usan

procesos continuos, discontinuos y con células inmovilizadas, manteniendo altas temperaturas 45-50 oC y pH entre 5.5 y 6.5

ÁCIDO MÁLICO 

Se usa en alimentación como acidulante. Se obtiene por síntesis química (preferentemente, ya que es más barata) o enzimática (tradicionalmente, a partir de extractos de zumo de manzana, dada su riqueza en este compuesto) a partir de ácido fumárico.

La síntesis microbiológica usa: • Aspergillus spp• Brevibacterium ammoniagenes• Brevibacterium flavum.

ÁCIDO ACÉTICO

Es el principal componente del vinagre. Es sintetizado por dos géneros de bacterias:

• Acetobacter aceti• Acetobacter pasteureanus

Acetobacter peroxidans: Son cepas súper oxidantes, capaces de oxidar el producto hasta CO2 y agua.

Gluconovçbacter oxydansFinalizan el proceso con la obtención del ácido acético, sin una oxidación mayor.

Disolventes Industriales

IMPORTANCIA INDUSTRIAL Y EVOLUCIÓN

Los disolventes son una de las familias de productos más utilizados en el ámbito industrial, siendo innumerables tanto sus aplicaciones como las sustancias utilizadas como disolventes.

Los primeros disolventes utilizados fueron los hidrocarburos derivados del petróleo y alcoholes. A estos productos los sustituyeron los clorocarbonados, que proporcionaron una mejora en seguridad al no ser inflamables pero que resultaron ser cancerígenos.

Después se introdujeron los clorofluorocarbonados, CFCs, no tóxicos para el hombre pero dañinos para la capa de ozono. Posteriormente fueron sustituidos temporalmente por los hidrógenofluorocarbonados, HCFCs, pero la legislación vigente tiende a eliminarlos debido a que contribuyen a la destrucción de la capa de ozono y al efecto invernadero.

FUNCIONES Y USOS

Los disolventes industriales son productos líquidos que pueden disolver o dispersar otros materiales. El disolvente casi siempre realiza una de las dos funciones siguientes: 

Realizar un proceso de separación al disolver selectivamente un material de una mezcla o

Puede ser un auxiliar en el proceso de fabricación de un material (pintura u otro material polimérico) al disminuir su viscosidad.

 

Con respecto al primer punto, la extracción con disolventes es un proceso industrial de separación sólo superado en importancia por la destilación fraccionada. Las extracciones con disolventes se clasifican como:

adsorción de gases, extracción líquido-liquido y lixiviación, 

 RELACIÓN DISOLVENTE-APLICACIÓN DEL RECUBRIMIENTO

Un buen disolvente para recubrimientos permite la aplicación de la pintura por el procedimiento adecuado (brocha, rodillo, pistola de aspersión) confiriéndola una consistencia óptima. No sólo debe disolver todos los componentes de la pintura sino proporcionar una viscosidad baja y orientar las moléculas del ligante en la película final, ya que esto influye en muchas otras propiedades. Otra de sus misiones es facilitar el proceso de fabricación y mantener su estabilidad en el envase.

La elección del disolvente es, por tanto, de importancia crítica ya que dé el dependen las propiedades de la película final. Las propiedades más importantes a tener cuenta en la elección de un disolvente (o mezcla de disolventes) son:

  su poder disolvente las propiedades de flujo y humectación su velocidad de evaporación su inflamabilidad (temperatura a partir de la cual una

sustancia arde sí se le aplica una llama) y su toxicidad. 

PODER DISOLVENTE

El poder disolvente varía con la temperatura y en una mezcla de disolventes rara vez es el promedio de los valores de los componentes individuales. Los líquidos de moléculas pequeñas son mejores disolventes que los de moléculas grandes y, en general, proporcionan disoluciones de menor viscosidad. Así, en una serie homóloga hay una disminución del poder disolvente y un incremento de la viscosidad al aumentar el peso molecular.

VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN La velocidad de evaporación es

importante por dos razones:  la película de polímero debe secar en

un tiempo razonable y la presencia de disolvente residual

disminuye la resistencia de la película.

La velocidad de evaporación depende entre otros factores de la temperatura y de la presión de vapor del disolvente. En el caso de mezclas de disolventes esta cuestión se complica por el comportamiento no ideal de la mezcla que da lugar a la formación de azeótropos. Cuando se emplean mezclas disolvente-diluyente es importante que el disolvente activo se evapore más lentamente que el diluyente con el fin de que durante el proceso de secado no se encuentre el diluyente en concentración superior a la relación de dilución.

 INFLAMABILIDAD, TOXICIDAD, OLOR Y RECUPERACIÓN

Además de las propiedades técnicas que hacen que un disolvente sea adecuado para una aplicación particular, hay diversos factores, como la toxicidad e inflamabilidad, con las que se decide si es aceptable su uso.

  La mayoría de los disolventes no clorados son inflamables

a temperaturas ordinarias y representan un riesgo de fuego y explosión (los compuestos halogenados no arden, son ignífugos). Hay una legislación que reglamenta su almacenamiento, transporte y uso. Los disolventes con temperaturas de inflamación, Ti, menor de 23 ºC presentan un riesgo de incendio elevado, entre 23 ºC y 60 ºC moderado y por encima de 60 ºC el riesgo es ligero.

 DISOLVENTES ESPECIALES

Se consideran disolventes especiales aquellos que se emplean en: 

Limpieza en frío, películas de cine, turbinas de aviones, cuadros eléctricos en funcionamiento y limpieza textil.

Líquidos para transferencia de calor en máquinas frigoríficas

Líquidos aerosoles y Portadores de reactivos químicos.

REMOVEDORES DE PINTURA El uso cada vez más extendido de nuevos materiales

poliméricos con propiedades mejoradas ha dado lugar al desarrollo de removedores eficaces de estos compuestos.

  Si el objeto cuya pintura se quiere eliminar es pequeño se

sumerge en una disolución de sosa caústica a ebullición que generalmente es eficaz para la mayoría de películas de pintura (el ligante tiene grupos ester, amida o nitrilo). En el caso de resinas epoxi (enlaces C-O) se utiliza una disolución ácida. En el caso de superficies sensibles a los ácidos y a las bases (aluminio, aleaciones no ferrosas) se usa fosfato de sodio y bicarbonato de sodio.

 

Cuando no es posible efectuar la inmersión debido al tamaño de la pieza, hay que utilizar disolventes orgánicos para eliminar la capa de pintura. El removedor ha de tener las siguientes propiedades:

  no ser tóxico, adherirse a la superficie vertical mientras actúa, ser eficaz a temperatura ambiente y, no disolver la pintura. Si la disuelve esta volvería a

depositarse a medida que el disolvente se evapora, y contaminaría los sustratos porosos.

Sustratos usados como fuente de Carbono y de Nitrógeno

Los carbohidratos son las fuentes de energía por excelencia en la industria de la fermentación. Por razones económicas, la glucosa o la sacarosa son usadas muy raramente como única fuente de C, excepto en procesos que requieran un control muy preciso de la fermentación. Los sustratos usados más abundantemente en las fermentaciones son:

- Melazas. Subproducto de la industria azucarera, son los restos del refinado del azúcar. Son una de las fuentes más baratas de carbohidratos. Además de una elevada cantidad de azúcares contienen sustancias nitrogenadas, vitaminas y elementos traza. En cualquier caso, su composición varía en función de la materia prima usada para la obtención del azúcar, las condiciones climáticas, la localidad y el proceso usado en la industria azucarera.

- Extracto de malta. Es el extracto acuoso de la cebada malteada. Se trata de un sustrato excelente para muchos hongos, levaduras y actinomicetes. El extracto seco de malta contienen entre un 90 y un 92 % de carbohidratos, concretamente hexosas, que son glucosa y fructosa, disacáridos como la maltosa y la sacarosa, e incluso trisacáridos como la maltotriosa. Las sustancias nitrogenadas en el extracto de malta incluyen péptidos, proteínas, aminoácidos, purinas, pirimidinas y vitaminas. La composición de aminoácidos varía en función del grano usado, pero la prolina siempre constituye más de un 50%.

Uno de los problemas que presentan los sustratos ricos en azúcares es lo que se conoce como reacción de Maillard, que se da a bajo pH y elevadas concentraciones de azúcares reductores. Los grupos NH2 de las aminas, aminoácidos y proteínas reaccionan con los grupos CHO de los azúcares reductores, lo que resulta en la formación de productos de condensación de color tostado, empeorando el aspecto del producto y que no pueden ser usados por los microorganismos, restando así nutrientes- Almidón y dextrinas. Pueden ser metabolizados directamente por los organismos productores de amilasas. El almidón ha adquirido importancia en la producción de etanol. - Líquidos sulfíticos de las papeleras. Se trata de productos residuales que contienen azúcar de la industria del papel. Los líquidos sulfíticos de coníferas contiene entre el 2 y 3 % de azúcares, de los cuales el 80 % son hexosas y el resto pentosas. En el caso de los árboles de hoja caduca, el contenido es principalmente de pentosas.

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- Celulosa. Debido a su gran disponibilidad y bajo coste, la celulosa está siendo utilizada como sustrato de fermentación. Proviene de la paja, restos de mazorcas, turba, papel,... A menudo no puede ser utilizada directamente como fuente de carbono, por lo que se deberá hidrolizar en primer lugar, ya sea química o enzimáticamente, dando el jarabe de glucosa, que se usa en la producción de etanol, butanol, acetona e isopropanol.

Fuentes de Carbono y energía diferentes de los carbohidratos - Aceites vegetales, como aceite de soja, de algodón o de palmera.

Son usados como ingredientes secundarios, cuando se usa ya una fuente de carbohidratos como principal aporte de energía

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Etanol. Es el producto de la fermentación del almidón sacarificado o de la celulosa y puede ser usado como única fuente de carbono o como fuente complementaria para muchos organismos. - Alcanos. Alcanos de 12 a 18 C son rápidamente metabolizados por muchos microorganismos. Estos alcanos son residuos del refinado del petróleo y su uso como alternativa a los carbohidratos depende de su precio. Se usan los siguientes. - NH4

+, sales, urea o NH4+ gaseoso.

- Líquido de maceración del maíz. Se trata de un subproducto de la producción de almidón a partir del maíz. El extracto concentrado tiene un 4% de N y numerosos aminoácidos, como son: Ala, Arg, Glu, Ile, Tre, Val, FenilAlanina, Met y Cis. -

- Extracto de levaduras. Es un sustrato excelente para muchos microorganismos. Se produce a partir de levaduras de panificación, induciendo su autólisis a 50 – 55º C o por plasmólisis en alta concentración de NaCl. Contiene aminoácidos, péptidos, vitaminas solubles en agua y carbohidratos. El glucógeno y la triohalosa se hidrolizan a glucosa durante la producción del extracto. - Peptonas. Se trata de hidrolizados de proteínas, de manera que contendrá aminoácidos y péptidos. Pueden ser usadas por muchos microorganismos, pero son bastante caras para la producción industrial, aunque pese a este su uso está muy extendido. Las peptonas pueden tener dos orígenes. oProteínas animales. Caseína, gelatina, queratina. oProteínas vegetales. Semillas de cacahuete, harina de soja, semillas de algodón y girasol. Todo esto aún retiene mucho nitrógeno, aun siendo subproductos de otras industrias.

Como sustratos para la producción de etanol industrial se usan: - Raíces con alto contenido en almidón (tubérculos o granos) hidrolizados

Melazas o zumo de caña de azúcar o remolacha (residuos agrícolas azucarados).

- Madera o residuos del procesado de madera. Esto ya no se usa mucho porque la industria maderera lo reaprovecha para hacer conglomerado, de manera que se aprovecha mejor, ya que como sustrato no es muy rico.

Residuos agrícolas muy degradados, como paja... No se usa, porque degradar células hasta azúcares resulta caro, con lo que disminuye el rendimiento.

Lo mejor son las melazas, son los más ricos, y además, generalmente, tiene buenas concentraciones de otros productos, aunque puede ser que se tengan que suplementar con P o N. La producción de etanol se hace generalmente por fermentación en discontinuo con almidón hidrolizado o melazas como sustrato

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