Fermentación de pulpa de café con Penicillium commune a nivel laboratorio y semi-piloto - Nava Villagómez, José Isaías (Universidad Autónoma Metropolitana, 2003)
The environmental conditions and the pretreatment of coffee pulp for solid-state Penicillium commune fermentation at semi-pilot scale were studied. The semi-pilot reactor used had a capacity of nearly 26 Kg of wet pulp, and an internal mixing system consisted of two helicoidal ribbons. The environmental conditions studied were: initial moisture, inoculum size and temperature. The effect of thermal pretreatment of substrate, expressed in terms of received energy per kg of wet pulp was also studied. The CO2 production was the indirect measure of growth and final pH was the indicator of caffeine degradation. The following conditions were tested in semi-pilot reactor: moisture, 62.1-71.3%; inoculum size, 2.9 x106 -9.2 x106 spores/g initial wet pulp; and initial temperature, 30-33 ºC. The coffee pulp received 5519-9597 KJ/Kg wet pulp as thermal treatment. Under these conditions the fermentations showed preferential growth of natural microflora (mainly Aspergillus) over Penicillium growth. Therefore, it was decided to study the environmental conditions at laboratory scale (fermentation columns of 100 g wet pulp). The chosen values are: initial moisture 65%. inoculum size, 1x107 spores/g initial wet pulp and initial temperature 25 ºC. The results suggest that thermal treatment must not exceed 1272 KJ/Kg wet pulp in order to favor the Penicillium strain growth. A germination optimum temperature equal to 25 ºC and a mycelium growth optimum temperature of 33.6 ºC were estimated. In semipilot scale, the selection of appropriate environmental conditions resulted in fermenta tions without Aspergillus growth. The alkaline final pH observed suggests caffeine degradation. The results of static fermentation suggest better growth at semi-pilot level than obtained at laboratory level. The solid mixing after germination reduces the bed temperature and the production of CO2.; Se evaluó las condiciones ambientales y el pre-tratamiento de pulpa de café para su fermentación en medio sólido con Penicillium commune a nivel semi-piloto. El reactor semi-piloto utilizado tiene una capacidad máxima de aproximadamente 26 Kg de pulpa húmeda. Cuenta con un sistema interno de mezclado formado por dos listones helicoidales. Las condiciones ambientales estudiadas fueron: humedad inicial, tamaño del inóculo y temperatura. También se estudió el efecto del pretratamiento térmico del sustrato, expresado como la energía recibida por Kg de pulpa. La producción de CO2 se utilizó como medición indirecta del crecimiento y el pH final como indicador de la degradación de cafeína. Se realizaron fermentaciones en el reactor semi-piloto con el siguiente intervalo de condiciones ambientales: humedad, 62.1-71.3%; tamaño del inóculo, 2.9 X106 - 9.2 X106 esporas por g de materia húmeda inicial; y temperatura inicial, 30-33 ºC. La pulpa recibió un tratamiento térmico de 5519-9597 KJ/Kg. Cuando estas condiciones se evaluaron en el reactor semi-piloto se favoreció preferentemente el crecimiento de la microflora original (principalmente Aspergillus) sobre el crecimiento de la cepa de Penicillium. Para superarlo se estudiaron estas condiciones ambientales a nivel laboratorio (columnas de fermentación de 100 g). Los valores seleccionados son los siguientes: humedad inicial 65%, concentración del inóculo 1X107 esporas/g materia húmeda inicial y temperatura de incubación de 25 ºC. Los resultados sugieren que el tratamiento térmico no debe exceder un valor de 1272 KJ/Kg de pulpa, para evitar la inhibición del crecimiento de Penicillium commune. La temperatura óptima de ger minación de las esporas de Penicillium commune es 25 ºC. Sin embargo, para el crecimiento del micelio se obtuvo 33.6 ºC como temperatura óptima. La segunda selección de condiciones ambientales permitió realizar fermentaciones a nivel semi-piloto sin presencia de contaminaciones. Se observo una alcalinización de la pulpa lo que sugiere la degradación de cafeína por parte del microorganismo. Los resultados obtenidos en fermentación estática indican un mejor crecimiento comparado con el obtenido a nivel laboratorio. El mezclado de los sólidos, después de la germinación de las esporas, redujo la temperatura de la pulpa y la producción de CO2. De esta forma, el estudio de la fermentación a nivel laboratorio permitió superar los problemas encontrados a nivel semi-piloto.