Tecnología de centrifugación para fermentaciones de alta densidad

Los procesos de fermentación de alta densidad utilizados en la producción de proteínas alternativas generan fluidos complejos con alta concentración de sólidos y elevada viscosidad. Alfa Laval ha desarrollado la centrifugadora PureFerm 750 N para mejorar la eficiencia de separación y la recuperación de producto en estos entornos de bioprocesamiento.

Desafíos de separación en la fermentación de precisión
La fermentación de precisión se ha convertido en un método de producción clave para proteínas alternativas como la caseína utilizada en sustitutos lácteos. En estos procesos, los microorganismos se modifican para producir proteínas funcionales que pueden replicar la estructura y el valor nutricional de las proteínas lácteas convencionales.

Después de la fermentación y la ruptura celular, el fluido resultante suele contener altas concentraciones de biomasa y proteínas, generando una corriente de alimentación con elevada viscosidad y densidad de sólidos. Estas características complican los procesos de separación, ya que las centrifugadoras convencionales suelen perder eficiencia cuando aumenta la carga de sólidos.

La centrifugadora PureFerm 750 N fue desarrollada para abordar estas condiciones de proceso. El sistema está diseñado para operar en entornos de fermentación de alta densidad donde se requiere una separación eficiente de sólidos y una alta recuperación de producto antes de las etapas de purificación posteriores.

Mayor eficiencia de separación en la fermentación de caseína
La centrifugadora se probó en una aplicación industrial relacionada con la producción de caseína mediante fermentación de precisión en una planta europea de fabricación por contrato que presta servicio a una empresa emergente del sector de proteínas alternativas.

La caseína producida por fermentación se utiliza en productos como bebidas vegetales, alternativas al queso, formulaciones de yogur y alimentos enriquecidos con proteínas.

En esta aplicación, el caldo de fermentación contenía una elevada concentración de sólidos después de la ruptura celular. Con la implementación de la PureFerm 750 N, el productor logró una reducción diez veces mayor en el arrastre de sólidos en comparación con los resultados obtenidos en la planta piloto.

Una menor presencia de sólidos en el producto reduce la obstrucción en etapas posteriores como la filtración y el secado. La reducción del ensuciamiento puede disminuir la frecuencia de limpieza de los equipos y estabilizar las condiciones de operación, lo que contribuye a mantener una calidad más constante del ingrediente final.

Diseño hermético de la centrifugadora para bioprocesos sensibles
La centrifugadora incorpora el Hermetic Design de Alfa Laval, diseñado para mejorar el manejo del producto en entornos de bioprocesamiento. El sistema utiliza una entrada inferior y una trayectoria de flujo herméticamente sellada para limitar las fuerzas de cizallamiento sobre los materiales biológicos.

Los niveles más bajos de cizallamiento son especialmente importantes en procesos de fermentación, donde las células sensibles o las estructuras proteicas pueden dañarse por tensiones mecánicas elevadas. El diseño también minimiza el riesgo de formación de espuma y reduce el aumento de temperatura durante la separación, factores que pueden afectar la estabilidad de las proteínas.

Además de mejorar la eficiencia de separación, la centrifugadora alcanzó un alto factor de concentración, lo que permitió procesar la fase pesada con menos ciclos de lavado. En el caso analizado, esto redujo a la mitad el número de pasos de lavado en el proceso posterior, disminuyendo el tiempo de proceso y el consumo de agua fresca.

Capacidad y rendimiento del proceso
Durante las pruebas industriales, la PureFerm 750 N alcanzó una capacidad de procesamiento entre un 30 % y un 40 % superior a la prevista inicialmente por el equipo de desarrollo. Una mayor capacidad de separación es importante en las instalaciones de fermentación, donde el rendimiento global suele estar limitado por las etapas posteriores del proceso.

La mejora en la separación de sólidos también redujo las pérdidas de producto en corrientes secundarias, un problema frecuente en la producción de proteínas basada en fermentación cuando los sistemas de separación no logran recuperar eficientemente las proteínas objetivo.

Papel en la industria emergente de proteínas alternativas
A medida que el sector de proteínas alternativas se expande, los procesos de fermentación están pasando de entornos de laboratorio a producción industrial. Esta transición introduce nuevos desafíos operativos, como mayores concentraciones de biomasa, volúmenes de proceso más elevados y mayores exigencias de recuperación de rendimiento.

Los sistemas de centrifugación diseñados específicamente para fermentaciones de alta densidad pueden ayudar a los productores a mantener la eficiencia a medida que aumenta la escala de producción. Al mejorar el rendimiento de separación y reducir la carga en procesos posteriores como la filtración y el secado, estas tecnologías contribuyen a operaciones más estables y a un uso más eficiente de los recursos.

Perfil de la empresa
Alfa Laval desarrolla equipos industriales para transferencia de calor, separación y manejo de fluidos utilizados en sectores como la industria alimentaria, la biotecnología, la energía y la industria marítima. Entre sus tecnologías de separación se incluyen centrifugadoras diseñadas para procesos de fermentación, producción de bebidas y aplicaciones biotecnológicas en la industria farmacéutica.

www.alfalaval.com