Potencial de los biorreactores SSF

La fermentación en estado sólido (SSF) tiene tal potencial, por qué no es una tecnología más ampliamente utilizada? ¿Por qué hay relativamente pocos casos de éxito «a gran escala», como lo demuestra el paso de koji de la producción de salsa de soja? Nuestra incapacidad para controlar condiciones bien puede poner una tensión en el organismo que causa que produzca un producto útil en grandes cantidades; Sin embargo, el exceso de estrés puede reducir el rendimiento e incluso matar al organismo.

Para que la fermentación de estado sólido por sus siglas en inglés SSF pueda ser una tecnología más extendida, necesitamos saber cómo aplicarla, cuando sea apropiado, tanto a pequeña escala (en las industrias «internas») y gran escala (es decir, con la participación de grandes cantidades en biorreactores). Hay una gran cantidad de conocimientos técnicos relacionados con la producción de alimentos fermentados tradicionales que implican la SSF, que nos permite operar bien los procesos a pequeña escala. Sin embargo, con la excepción de algunos casos de éxito, la SSF no ha encontrado una amplia aplicación en gran escala. ¿Por qué?.

Uno de los problemas es que no tenemos el conocimiento para traducir el éxito de un proceso a gran escala (por ejemplo, la salsa de soja koji) en el éxito de otros procesos a gran escala. Aquí estamos hablando específicamente sobre la cuestión de «¿Cómo diseñar y operar biorreactores a gran escala de una manera tal como para tener un proceso capaz de obtener rentabilidad». El éxito a gran escala que es el caso de la salsa de soja koji no se traduce necesariamente en el éxito con los productos que tienen menores márgenes de beneficio.

A diferencia de SLF (Fermentación de estado líquido), por SSF no disponemos de una amplia teoría general o herramientas para el diseño y la optimización de la operación de biorreactores a gran escala. Por supuesto, en ambos casos la SLF y SSF cada proceso en particular puede tener sus peculiaridades, por lo que una teoría general no significa que la tecnología puede ser transferida directamente de un proceso a otro, pero una teoría general puede ayudar a permitir centrarse en aquellas peculiaridades. Los «fundamentos teóricos de la tecnología SLF» (por la que realmente quieren decir «la aplicación de los principios cuantitativos o de ingeniería») comenzó a establecerse a finales de 1940, y se han ampliado de forma continua y refinado desde entonces. En comparación, los principios de la ingeniería de biorreactores SSF solamente comenzaron a desarrollarse a finales de 1980. Antes de eso, parece que los procesos de koji a gran escala debieron haber sido desarrollados con el tiempo a través de ensayo y error y la experiencia, aunque también es posible que las empresas de salsa de soja tuvieran una buena ingeniería fundamental y el know how, pero no lo publicaron en la literatura general.

La consecuencia de la falta de estos «fundamentos teóricos de la tecnología SSF» es que, a pesar de un gran aumento del interés desde finales de 1970 (a juzgar por el aumento en el número de publicaciones sobre el tema de la SSF en la literatura científica), ha habido relativamente pocos proceso que, habiendo demostrado ser prometedores en el laboratorio, han logrado salir del laboratorio y ser establecido como procesos comerciales a gran escala. Estos procesos funcionan bien en el laboratorio, donde es un problema trivial para proporcionar O2 y eliminar el calor de la cama, pero cuando se hacen intentos para establecer procesos a gran escala, se ha encontrado que es imposible de controlar importantes parámetros del proceso, tales como la temperatura, dentro de límites aceptables.

Sin embargo, ahora hemos alcanzado una etapa en nuestra comprensión que es suficiente para que sea apropiado reunir los fundamentos teóricos de la tecnología SSF. Sin embargo, nuestra intención no es ser exhaustivos en el sentido de presentar todos los conocimientos de ingeniería generados hasta el momento de los biorreactores SSF. Por el contrario, nuestro objetivo es presentar los conceptos e ideas fundamentales. La comprensión de estos fundamentos servirá de base para que nuestros seguidores avancen luego a los fundamentos más avanzados que se están estableciendo y publicando en la literatura relacionada.