En el procesamiento industrial de la caña de azúcar, los microorganismos se constituyen en los catalizadores biológicos de los procesos de conversión de azúcares a etanol carburante, compostaje u otros productos de valor agregado. No obstante, coexisten otros microorganismos “indeseables” que pueden ocasionar problemas en el proceso de producción e incluso alternaciones en la calidad del producto final, como en el caso del azúcar.
Pérdidas por acción microbiana en fabricación de azúcar
El jugo de caña y otros materiales intermedios del proceso de fabricación de azúcar, se constituyen en ambientes propicios para el desarrollo de los microorganismos que ingresan con la caña. Estos microorganismos, entre bacterias y hongos, consumen los azúcares presentes y producen metabolitos como ácido láctico, ácido acético, manitol, dextranas, etanol, entre otros, que se traducen en pérdidas de sacarosa y disminución en la calidad de los materiales del proceso.
El área de procesos bioquímicos del Programa de Procesos de Fábrica de Cenicaña está orientada a la cuantificación del impacto negativo de la acción de los microorganismos en las llamadas pérdidas indeterminadas de sacarosa y, así mismo, establecer métodos preventivos y de control para minimizar ese impacto.
Control de calidad microbiológica de azúcar
Las plantas de producción de azúcar, en los últimos años, han dirigido esfuerzos para lograr el cumplimiento de criterios que aseguren que el azúcar como alimento de consumo humano, carece de riesgos físicos, químicos y microbiológicos que puedan causar daño en el consumidor.
El área desarrolla actividades de investigación encaminadas a la obtención de acciones preventivas y de control de los microorganismos presentes en el azúcar así como en la estandarización de métodos para asegurar la ausencia de microorganismos que puedan representar un riesgo biológico.
Eficiencia en fermentación en la producción de alcohol carburante
La producción de alcohol carburante a partir de subproductos de la elaboración de azúcar tiene tres etapas principales: fermentación, destilación y deshidratación. En la fermentación, se emplea como catalizador biológico una levadura llamada Saccharomyces cerevisiae, responsable de la conversión de los azúcares presentes en las materias primas en un vino con un alto contenido de etanol, el cual es posteriormente separado por destilación. Finalmente en la etapa de deshidratación se asegura que el etanol obtenido cumpla con las características fisicoquímicas para poder ser empleado como biocombustible.
Desde 2007, el área de procesos bioquímicos del Programa de Procesos de Fábrica ha trabajado en temas como el establecimiento de condiciones nutricionales para la levadura, aislamiento y selección de cepas nativas y adaptadas para la producción de alcohol de primera y segunda generación, caracterización de microorganismos por medio de técnicas bioquímicas y moleculares, control microbiológico de contaminantes microbianos, además del uso y valorización de subproductos de la producción de alcohol carburante.
Para el desarrollo de las actividades de investigación el área cuenta con la infraestructura de laboratorios necesaria para la realización de pruebas fermentativas a escala de laboratorio así como el monitoreo de los parámetros microbiológicos y fisicoquímicos, mediante análisis con tecnologías como espectrofotometría y cromatografía (líquida y de gases).
El área también cuenta con un equipo piloto de fermentación de 170 L de capacidad que permite validar los resultados obtenidos en laboratorio, dado que tienen la versatilidad para operar acoplado al proceso fermentativo de las plantas de alcohol carburante de la región.
Etanol de segunda generación
Una fracción de los residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar (hojas y cogollos), que actualmente quedan en el campo, puede ser sujeto de aprovechamiento industrial. Este material hace parte de la llamada biomasa lignocelulósica y puede ser empleada como materia prima en la producción de biocombustibles de segunda generación. Más del 60% de esta biomasa está constituida por celulosa y hemicelulosa, polisacáridos que a su vez están conformados por azúcares que posteriormente son convertidos a etanol u otros productos de valor agregado.
