Monitorización de procesos fermentativos por ultrasonidos

Resumen

Los métodos de medida por ultrasonidos presentan características ventajosas para el control de procesos biológicos (no son destructivos, no son invasivos, pueden ser implementados en tiempo real, son precisos, etc.). En este trabajo, se aplica una técnica por transmisión para la monitorización en línea de sistemas fermentativos (fermentaciones láctica y alcohólica) discontinuos. Se han llevado a cabo medidas en líquidos de composición simple, en caldos sintéticos y en medios naturales (leche y mostos). Los cambios obtenidos en los parámetros de propagación se interpretan en términos del catabolismo de los monosacáridos, la hidrólisis de los disacáridos, la coagulación de las proteínas, la producción de gas y el crecimiento de los microorganismos. Para ello, se estudia separadamente la influencia de cada uno de estos efectos en la velocidad. Se comprueba que, en lo concerniente a la propagación de los ultrasonidos, los medios más simples pueden ser convenientemente tratados como disoluciones ternarias de agua, azúcar (glucosa/galactosa/lactosa o glucosa/fructosa/sacarosa) y producto (ácido láctico o etanol) donde, con el transcurso del proceso, los sustratos se transforman en metabolitos de acuerdo a la reacción de la fermentación. Tras acreditar la falta de un modelo teórico para determinar con exactitud la velocidad del sonido en disoluciones líquidas a partir de las propiedades termodinámicas de los componentes puros (especialmente cuando concurren líquidos fuertemente polares), se propone una aproximación teórica, basada en el concepto de volumen en exceso y en la medida de la densidad y velocidad de las mezclas binarias, para obtener estas variables en las mezclas ternarias. Este modelo se emplea para calcular las concentraciones de los solutos mayoritarios a lo largo de las fermentaciones, obteniéndose una buena correlación, especialmente en los líquidos de composición más simple. En todos los sistemas estudiados, la medid