Rheological performance of lacticacid production from whey using Kluyveromycesmarxianus yeast. Effect of initial concentrations of substrate, inoculum and oxygen
Desempeño reológico de la producción de ácido láctico a partir de lactosuero utilizando la levadura Kluyveromycesmarxianus. Efecto de concentraciones iniciales de sustrato, inóculo y oxígeno
Resumen
The use of the lactose present in the whey can be fermented to produce a compound of interest: lactic acid, bringing positive changes to artisanal creameries. The goal of this study was to provide basic information on the production of lactic acid from whey using a wild strain of the yeast Kluyveromycesmarxianus by evaluating the effect of the initial concentration of substrate, inoculum, and oxygen while investigating the Rheological properties of the fermentation broths. The factors were evaluated through the implementation of a completely randomized 23 factorial design. The rheological properties of the broths were determined in steady state using an Anton PaarMCR 301 rheometer. The results obtained allowed concluding that the factors that most influence the production of lactic acid is the initial concentration of substrate, inoculum and the interaction between the factors inoculum and oxygen. The fermentation broths presented a non-Newtonian behavior with dilatant characteristics, fitting the Herschel-Bulkley rheological model adequately to the experimental data (R2 ˃0.98). The apparent viscosity of the fermentation broths increased slightly due to the growth of the yeast, associating the parameters of yield stress and rheological behavior index to the increase of the biomass, expressed by an exponential and linear model respectively. While the parameter coefficient of consistency showed an antagonistic behavior, i. e. decreased with the increase of biomass.
Keywords:Whey, Kluyveromycesmarxianus, lactic acid, rheology.
ResumenEl aprovechamiento de la lactosa presente en el lactosuero se puede fermentar para producir un compuesto de interés: ácido láctico, trayendo consigo cambios positivos en las cremerías artesanales. El objetivo de este estudio fue proporcionar información básica sobre la producción de ácido láctico a partir del lactosuero utilizando una cepa silvestre de la levadura Kluyveromycesmarxianus mediante la evaluación del efecto de la concentración inicial de sustrato, inóculo y oxígeno, mientras se investiga las propiedades reológicas de los caldos de fermentación. Los factores se evaluaron mediante la implementación de un diseño factorial 23 completamente aleatorizado. Las propiedades reológicas de los caldos se determinaron en estado estacionario usando un reómetro AntonPaarMCR 301. Los resultados obtenidos permitieron concluir que los factores que más influyen en la producción de ácido láctico son la concentración inicial de sustrato, inóculo y la interacción entre los factores inóculo y oxígeno. Los caldos de fermentación presentaron un comportamiento no newtoniano con características dilatantes, ajustando adecuadamente el modelo reológico de Herschel-Bulkley a los datos experimentales (R2 ˃0.98). La viscosidad aparente de los caldos de fermentación aumentó ligeramente debido al crecimiento de la levadura, asociando los parámetros de esfuerzo de corte inicial e índice de comportamiento reológico al aumento de la biomasa, expresándose mediante un modelo exponencial y lineal respectivamente. Mientras que el parámetro coeficiente de consistencia mostró un comportamiento antagónico, es decir, disminuyó con el aumento de la biomasa.
Palabras claves: Lactosuero, Kluyveromycesmarxianus, ácido láctico, reología.
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