Operații hidrodinamice

1. Introducere

Microoganismele au jucat dintotdeauna un rol important în prepararea alimentelor de fermentatie și a bauturilor.

Timp de multi ani agentiile internationale ale sanatatii, alimentatiei și agriculturii au mediatizat criza mondiala de proteine. în tarile dezvoltate a crescut cererea pentru proteine de inalta calitate, odata cu îmbunătățirea condițiilor de viața, pe cand în tarile în curs de dezvoltare populatia a devenit excesiv de numeroasa, iar capacitatea de a asigura producția alimentelor a fost depașita.

Producția de proteine monocelulare a fost propusa ca o sursa alternativa de proteine, care ar putea suplimenta sursele conventionale în vederea fabricarii hranei pentru animale. Dezvoltarea acestui proces a avut loc în particular în Europa, URSS, Japonia, Orientul Mijlociu și Africa de Nord , unde agricultura nu putea asigura materia prima cu continut proteic ridicat, dar exista cererea pentru aceasta.

Biomasa microbiana a fost adesea utilizata în scopuri nutritionale chiar inaintea celul de-al Doilea Razboi Mondial. Era insa vorba de cultivarea unui numar relativ mic de drojdii, în condiții de intelegere limitata a contributiei lor nutritionale și a problemelor implicate. Germanii au fost primii care au apreciat ca surplusul de drojdie ramas dupa fermentatia alcoolica pentru producerea berii poate fi utilizat ca și hrana pentru animale. Aceasta experienta s-a dovedit a fi utila în Primul Razboi Mondial, cand Germania a fost supusa unui blocaj economic, fiind nevoita sa isi inlocuiasca aproximativ 60% din necesarul de proteine cu drojdii umede sau uscate. Astfel, „drojii minerale” cultivate intr-un mediu semidefinit continand saruri de amoniu erau utilizate ca și hrana pentru pui și vaci. Interesul pentru drojdii s-a extins usor și în SUA și Marea Britanie.

In anii ce au urmat celui de-al Doilea Razboi Mondial interesul în producția biomasei microbiene nu a crescut în mod deosebit, cele mai multe tari fiind interesatein a-si asigura readucerea surselor alimentare traditionale. Utilizarea proteinelor monocelulare ca hrana a inceput sa capete iar importanta spre sfarsitul anilor 1950. Contextul era insa diferit: erau deja disponibile mai multe informatii în legatura cu nutritia umana și animala, era deja cunoscuta problema lipsei alimentatiei și extinderea rapida a acestei probleme.

Forta motoare a dezvoltarii proiectelor de sinteza a bioproteinelor isi are originea în condițiile economice și sociale globale din anii 1960. în anii 1970 și inceputul anilor 1980 a existat un avans tehnologic considerabil în ceea ce priveste procesele de biosinteza.

Primele incercari de proiectare a unei instalatii de obtinere a proteinelor de biosinteza a avut loc în anii 1960. Economiile europene erau în perioada de refacere de dupa razboi, iar cresterea prosperitatii a dus la cresterea consumului de carne, care fusese rationalizat în multe tari pe perioada razboiului.

Nevoia pentru alimente și nutreturi alternative era clara, iar în Marea Britanie și alte zone combustibilii pareau o resursa ieftina și imbelsugata pentru a fi utilizata în acest sens. în 1971 preturile pentru tona de peste și soia erau de 200$ și respectiv 100$. Cresterea preturilor combustibililordin 1973 a condus la cresterea acestor preturi pana la 550$ și respectiv 300$. Pentru asemenea preturi ale alimentelor de baza, s-a considerat oportuna producerea de proteine monocelulare.

Utilizarea potentialului ridicat de producțivitate a microroganismelor în vederea obtinerii biomasei depinde de tipul, disponibilitatea și pretul materiei prima, standardul procesului tehnologic și de compozitia și calitatea produsului final.

2. Noțiuni generale despre proteinele microbiene

2.1 Surse convenționale de proteine și proteine de biosinteza

Animalele, inclusiv oamenii, nu isi pot sintetiza toti aminoacizii de care au nevoie, de aceea este necesara introducerea acestora prin alimentatie. Acesti aminoacizi sunt denumiti „esențiali”.

Sursele conventionale de proteine sunt cerealele, carnea animalelor, laptele și ouale. Proportiile în care aceste proteine sunt consumate în diferite parti ale globului sunt variabile. Factorii care au contribuit la existenta acestor diferente intre zonele globului includ istoria, clima, cultura și aspectul financiar. Oamenii au fost nevoiti sa consume mancarea disponibila local, în functie de condițiile de mediu. Cu timpul insa au existat diferite influente culturale care au contribuit la preferinte pentru anumite tipuri de alimente.

Sursele conventionale de proteine ridica totusi destul de multe probleme. Recoltele sunt dependente de un anumit climat și în cele mai multe tari terenurile arabile sunt deja exploatate la maxim. Rezervele de pesti din oceane sunt în continua diminuare. în tarile unde carnea este principala modalitate de asigurare a necesarului de proteine, exista numeroase controverse legate de faptul daca grasimile introduse odata cu proteinele sunt sanatoase sau nu, daca este justificata sau nu tinerea animalelor în condiții captive și omorarea acestora pentru asigurarea alimentatiei.

Dezvoltarea organismelor monocelulare (bacterii, drojdii, fungi) pe medii de cultură conținând surse de carbon, zaharuri, săruri minerale duce la obți nerea proteinelor, aminoacizilor, oligozaharidelor, acizilor nucleici, nucleotidelor, vitaminelor, lipidelor etc. În acest fel, biomasa rezultată de la fermentația drojdiilor, levurilor și a fungilor constituie o sursă potențială de compuși organici valoroși, care nu se pot obține prin metode convenționale.

Compoziția biomaselor obținute pe diverse substraturi este prezentată în tabelul II-1, din care rezultă că în toate cazurile conținutul de proteine reprezintă peste 50 % din substanța uscată obținută prin biosinteză.