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viernes, 28 de marzo de 2014

APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA


EL MERCADO DE LAS ENZIMAS

Fuentes: BCC Research. (Informes de investigación de mercado)
Publicado por: Laboratorio de Biocatálisis Enzimática EIB-PUCV (PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO “DE CHILE”)

En la actualidad, los procesos químicos convencionales están siendo sometidos a un escrutinio considerable bajo consideraciones ambientales y económicas. En muchos rubros, la biotecnología está ganando terreno rápidamente, ya que ofrece varias ventajas sobre las tecnologías convencionales. Las enzimas industriales representan el corazón de la biotecnología. Este campo, está experimentando importantes incrementos en las iniciativas de investigación y desarrollo (I +D), lo que resulta en el desarrollo de una serie de nuevos productos, en la mejora de rendimiento y los procesos de obtención de varios productos existentes. Debido a esto, las industrias modernas han comenzado a explorar las ventajas de las enzimas en sus procesos de producción. Sin embargo, las enzimas se utilizan no sólo para fines industriales sino también se utilizan en diversos campos de la salud incluyendo la terapéutica, el diagnóstico y la investigación molecular. Además, los avances en ingeniería genética han hecho posible la producción de enzimas de forma muy similar a las que en el cuerpo humano produce normalmente. Ante este escenario, se prevé que el mercado global de las enzimas continúe creciendo.

Mercado de enzimas Industriales

El mercado mundial de las enzimas con aplicación industrial ha aumentado significativamente en los últimos años, estimándose un crecimiento desde 2200 millones USD en el año 2006 a 3300 millones USD en el 2010. Esperándose que alcance $ 4400 millones USD para el año 2015. El mercado de las enzimas puede ser divido según su rubro aplicación. Dentro de los que se destacan, los segmentos de enzimas con aplicación técnica, en alimentación animal y en la industria de alimentos y bebidas. Aplicaciones nuevas y emergentes de las enzimas han contribuido a impulsar su demanda. La Figura 1, muestra la evolución del mercado de las enzimas en los últimos años.



El mercado de enzimas técnicas se ha valorado en torno de 1000 millones USD en 2010 y se estima que este sector crecerá a una tasa de crecimiento compuesta del 6,6% anual para llegar a 1500 millones USD en el 2015. Siendo el mercado de mayor crecimiento esperado. Las ventas más significativas en este rubro han ocurrido en el mercado de enzimas dirigidas a la industria del cuero, seguido por el mercado del bioetanol.

Por su parte, para el segmento de enzimas con aplicación en la industria de alimentos y bebidas se espera que crezca desde valor de $ 975 millones USD en 2010 a alrededor de $ 1300 USD millones en 2015, creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta del 5,1%. Dentro del segmento de este rubro, las dirigidas al mercado leche y sus derivados registran la mayor parte de las ventas, con $ 401,8 millones USD en 2009.

Así, mismo se espera un crecimiento de la demanda de enzimas con aplicación en alimentación animal, el cual en gran parte debería ser producto del aumento en el uso de fitasa para combatir la contaminación por fosfatos.

Mercado de las enzimas con aplicación en la medicina

El mercado de las enzimas en la medicina es cada vez mayor. El mercado mundial de enzimas con aplicación en medicina se estima en 6000 millones USD en 2010. El mercado está creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta del 3,9%, estimándose un mercado de $ 7200 millones USD en 2015.

Este mercado puede ser divido en enzimas con aplicaciones terapéuticas, investigación a nivel molecular y diagnóstico. Las Enzimas terapéuticas son el segmento más grande en términos de ingresos generados. Este sector fue valorado en $ 5300 millones USD en 2010 y se espera que aumente a una tasa de crecimiento compuesto del 3,6% anual para llegar a $ 6300 millones en 2015. Mientras que se estima, que las enzimas utilizadas en la investigación molecular experimentarán la mayor tasa de crecimiento anual compuesta del 6,2%. Este sector aumentara desde 546 millones USD en 2010 a casi 739 millones para el año 2015. La Figura 2, muestra la estimación del mercado de enzimas con aplicación en medicina para el 2015.




ENZIMAS Y SUS APLICACIONES

Las enzimas tienen una importancia creciente en el desarrollo industrial sostenible. Ya se han utilizado enzimas en el desarrollo de procesos industriales para obtener productos sin residuos o con un mínimo de residuos biodegradables.

Las empresas manufacturadoras tendrán que poner mucha atención en hacer compatibles todos los residuos y también en el reciclaje del agua utilizada, las enzimas pueden resolver muchos de estos problemas.

En efecto, las enzimas pueden sustituir, en algunos procesos, a productos químicos tóxicos o corrosivos. Además, éstas tienen la ventaja que se utilizan, se desactivan y se descomponen en productos más simples totalmente biodegradables.

Es decir que uno de los principales objetivos de los procesos enzimáticos que actualmente ya se utilizan en muchos sectores para reducir la carga química, eliminando de la producción industrial, sustancias agresivas y toxicas o simplemente contaminantes.

Las industrias que necesitan de las enzimas son las siguientes:

Industria de detergentes:

v  Degradación enzimática de proteínas, almidón y manchas de grasa en el lavado de ropa.
v  Utilización de enzimas lipolíticas en las sustancias lavaplatos.
v  Utilización de enzimas como tensioactivos.


Industria textil:

v  Lavado a la piedra de tejidos tipo vaquero.
v  Desencolado enzimático de tejido a la plana de algodón.
v  Blanqueado ecológico.
v  Descrudado enzimático de tejidos de algodón.
v  Desengomado enzimático de la seda.

Industria del almidón: Producción enzimática de dextrosa, fructosa y jarabes especiales para pastelería, confitería e industrias de refrescos.

Industria cervecera: degradación enzimática del almidón, proteínas y glucanos procedentes de la mezcla de cereales utilizados en la elaboración de cerveza.

Industria de productos para pastelería y horneado: modificación enzimática de hidratos de carbono y proteínas de los cereales para mejorar las propiedades del pan.

Industria de vinos y zumos: degradación enzimática de la pectina de la fruta, en la elaboración de zumos y vinos.

Industria del alcohol: degradación del almidón en azúcares para, posteriormente, someterlos a fermentación y obtener alcohol.

Industria alimentaria y de aditivos:

v  Mejora de las propiedades nutritivas y funcionales de las proteínas animales y vegetales.
v  Conversión de la lactosa de la leche y del suero de leche en azúcares más dulces y de mejor digestión.
v  Producción de aromas de queso.

Industria de alimentación animal: hidrólisis enzimática de la materia proteica procedente de mataderos para obtener harinas con alto valor nutritivo destinadas a alimentación animal.

Industria cosmética: producción biotecnológica de colágeno y otros productos de aplicación en cremas de belleza.

Industria papelera:
v  Disolución enzimática de los pitchs,
v  Blanqueo ecológico de la pasta de papel,
v  Control enzimático de la viscosidad de los estucados con almidón.

Industria del curtido: preparación de la piel y eliminación del pelo y la grasa.

Industria de aceites y grasas: hidrólisis enzimática de las grasas y la lecitina y síntesis de esteres.

Industria de química fina: síntesis de sustancias orgánicas.


NOTA: Como podemos notar son muchas las industrias que necesitan de las enzimas para realizar diversos procesos es por eso que se tiene en cuenta un mercado amplio de este tipo de producto.

sábado, 1 de marzo de 2014

viernes, 29 de noviembre de 2013

MANUAL DE PRACTICA DE LABORATORIO DE BIORREACTORES

http://www.biblioteca.upibi.ipn.mx/Archivos/Material%20Didactico/Manual%20de%20pr%C3%A1cticas%20del%20laboratorio%20de%20biorreactores2.pdf
BIORREACTORES Y UNIDADES DE FERMENTACIÓN


Los procesos de cultivo y propagación, entre los cuales se encuentra la Fermentación, requieren un control exhaustivo de las condiciones higiénicas y las variables del Proceso. Cualquier agente incontrolado puede suponer la pérdida de las horas, o incluso los días necesarios para obtener un lote de producto.

Los procesos de fermentación implican frecuentemente tiempos de fabricación considerables, desde unas pocas horas hasta varios días en función del producto y el lote a procesar. Este factor crítico de la programación de la producción unido a que, a menudo, los productos en el interior de los tanques de fermentación son excelentes caldos de cultivo para cualquier microorganismo, hace que las condiciones de diseño y la operativa del sistema de control cobren especial importancia



Desde la zona de tratamiento térmico hasta el envío a la siguiente etapa del proceso, pasando por el diseño de los tanques y sus distintos sistemas de agitación, acondicionamiento térmico, atmósfera inerte, seguridad alimentaria y esterilización, GEA Process Engineering Spain le propone una solución global completamente integrada en su proceso, de forma que no exista ningún factor incontrolado que pueda hacer peligrar su producción.

Flexibilizamos las unidades de Fermentación haciendo que los tanques puedan ser compartidos con otras partes del proceso, funcionando alternativamente como tanques de mezcla o tanques de almacenamiento intermedio de producto final antes de la fase de envasado. A fin de cuentas todos comparten un condicionante común: su diseño higiénico ultralimpio o aséptico, y cuentan con la garantía que aporta un Sistema de Control fiable y enfocado a la gestión de la seguridad alimentaria.


jueves, 28 de noviembre de 2013

SOLUCIONES AL AGUA :
BIORREACTORES DE MEMBRANA

Las membranas de ultra-filtración son sencillamente un filtro con un tamaño de poro extremadamente pequeño, lo que permite separar el agua de los contaminantes disueltos de una manera muy efectiva.
  
Un aspecto fundamental del diseño es el empleo e un mecanismo difusor de aire situado bajo las membranas. Este mecanismo genera una columna de burbujas que atraviesa el módulo de las membranas limpiándolas.

 Este equipo de filtrado puede utilizarse en los reactores biológicos con membrana de ultra-filtración (MBR), los sistemas tecnológicos más avanzados de depuración de aguas residuales.

FOTOBIORREACTOR




Un fotobiorreactor es un bioreactor que incorpora algún tipo de fuente de luz. Prácticamente cualquier recipiente translúcido que se podría llamar un PBR, sin embargo, el término se utiliza más comúnmente para definir un sistema cerrado, en contraposición a un tanque abierto o estanque. Fotobiorreactores son utilizadas para el cultivo de pequeños organismos fototróficas como las cianobacterias, algas o plantas de musgo. Estos organismos utilizan la luz a través de la fotosíntesis como fuente de energía y no requieren de azúcares o lípidos como fuente de energía. Por consiguiente, el riesgo de contaminación con otros microorganismos como las bacterias o los hongos es menor en fotobiorreactores en comparación con biorreactores para organismos heterotroph
INTRODUCCIÓN A LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA

Las técnicas biológicas de tratamiento de aguas residuales son muy antiguas y se vienen usando desde hace aproximadamente cien años. De todos los procesos que se han desarrollado para el tratamiento de las aguas residuales el sistema convencional de fangos activados ha sido el más extendido. La tecnología de membrana, en un principio, tenía limitado su uso y solamente se empleaba como tratamiento de afino o terciario en el proceso convencional. La micro-filtración, ultra-filtración y la ósmosis inversa se utilizaron en áreas donde había requerimientos de vertido muy rigurosos o donde se pretendía reutilizar el agua depurada. Los factores principales que limitaron el desarrollo de la tecnología de membrana fueron el elevado coste de inversión y de operación y un inadecuado conocimiento de las ventajas potenciales de las membranas en el tratamiento de las aguas residuales. Sin embargo, con la aparición de módulos de membrana menos costosos y más efectivos junto con el endurecimiento de los requisitos de vertido la tecnología de membrana volvió a cobrar interés. 

De forma genérica, los bioreactores de membrana pueden ser definidos como sistemas en los que se integra la degradación biológica de los efluentes con la filtración de membrana (Cicek et al. 1998b). 

No sólo se han desarrollado numerosos estudios en plantas piloto sino que en varias partes del mundo hay plantas a escala real que utilizan tecnología MBR (Membrane Bio-Reactors). Los usos actuales incluyen el tratamiento y reciclado de agua en comunidades y edificios, el tratamiento de aguas residuales municipales y el tratamiento de efluentes en determinadas 
industrias (Manem y Sanderson, 1996). 

Existen varias áreas de aplicación muy prometedoras que están todavía en fase de desarrollo y que requieren una mayor evaluación experimental. Entre ellas se encuentra el tratamiento de efluentes procedentes de actividades ganaderas, aguas residuales de industrias alimentarias, la eliminación de herbicidas y pesticidas de las corrientes de aguas residuales y la eliminación biológica de los nitratos. 

Este informe resume en primer lugar la información de varias fuentes bibliográficas sobre los MBR. A continuación se analizan los criterios de diseño para una planta residual urbana. Por último se resumen los criterios de diseño de las membranas de ultra-filtración.