ANTIBIÓTICOS PARA LOS ALIMENTOS
Con el descubrimiento de la penicilina por Fleming a principios de siglo y su adopción a la terapéutica, los antibióticos comienzan a desempeñar un papel importante en la historia de la humanidad. En laboratorios de todo el mundo civilizado una multitud de investigadores se dedicaron a buscar nuevos antibióticos; surgía una nueva esperanza en la lucha del hombre contra las enfermedades y el dolor.
Se define a los antibióticos como aquellas sustancias producidas por microorganismos, que tienen acción bacteriostática o bactericida, fungistática o fungicida. En su mayoría han resultado también tóxicas para formas de vidas superiores y son relativamente pocas las plenamente efectivas para proteger al hombre y animales contra microorganismos patógenos. Son pocos los que tienen acción sobre un gran número de bacterias y muy pocos los efectivos contra hongos.
Las bacterias gram positivas parecen, por lo general, ser más sensibles a su acción que las gram negativas.
Se han obtenido antibióticos de diversos microorganismos, a saber: bacterias no esporuladas, bacterias aerobias esporuladas, actinomicetes y estreptomicetes, hongos filamentosos, basidiomicetes y algas. Entre ellos pueden citarse:
Se han obtenido antibióticos de diversos microorganismos, a saber: bacterias no esporuladas, bacterias aerobias esporuladas, actinomicetes y estreptomicetes, hongos filamentosos, basidiomicetes y algas. Entre ellos pueden citarse:
1. De bacterias no esporuladas, por ejemplo: los pyos Ib, Ic, II, III y IV (de la pseudomonas aeruginosa), la diplococcina (de strep. cremoris).
2. De aerobios esporulados: la tirotricina (del B. Brevis), la bacitracina. la subtilina (del B. subtilis), la gramicidina, la polimixina, entre otros.
3. De actinomicetes: la estreptomicina, la actinomicina, la estreptotricina, la actinopmicetina, la actinorubina, etcétera.
4. De algas: la chlorellina.
5. De hongos filamentosos: la penicilina (seis variedades), el ácido pinicilínico, la citrinina, el ácido aspergílico, la flavacidina, la fumigacina.
6. De bacidiomicetes: la pleurotina, la biformina, la clitocibina.
7. El grupo de los estreptomices ha sido el que dio un mayor número de antibióticos y muy valiosos, principalmente el grupo de las tetraciclinas y la nistatina. Otros son: la hygromicina, la estreptogramina, la ruticina, la carbomicina, la cloromicetina, la nistanina.
Merece especial mención el grupo de las tetraciclinas, por la amplitud de espectro y por ser las de mayor aplicación en la preservación de alimentos.
Las tetraciclinas son formadas por el streptomyces aureofaciens y la nistatina por el streptomyces noursei.
En 1946 se informó que algunos antibióticos, incorporados a los alimentos en muy pequeñas proporciones, estimulaban el desarrollo de los pollos (streptomicina y sulfa suxidina).
Esto permitía dar salida a excesos y desechos de la producción y obtener un crecimiento acelerado de los animales domésticos con el correspondiente beneficio para los criadores. desde 1950, con la aparición de las tetraciclinas esta aplicación de los antibióticos cobró un mayor impulso, tanto que hacia 1955, se estimaba que el 13% de la producción de antibióticos se destinaba a estimular el desarrollo de distintos animales domésticos, especialmente las tetraciclinas, la penicilina y la bacitracina.
Los antibióticos se expenden con tal fin, en concentrados que contienen de 10 a 20 gramos por kilogramo, mezclados usualmente con vitamina B12 y otras. En las granjas se mezcla el concentrado con el alimento o la bebida, de manera que contengan de 2 a 20 p.p.m.. Se usan como estimulantes en el crecimiento de aves, cerdos, ganado bovino, etc.. en los Estados unidos su empleo está sujeto a reglamentaciones específicas.
Una vez comprobada la ampliación bacteriostática de diversos antibióticos, pronto surgió la esperanza de poder aplicarlos a la preservación de alimentos frescos perecederos en el caso de que fueran efectivos en dosis pequeñas, muy por de bajo de las profilácticas.
Se realizó así una experimentación múltiple en diversos países, principalmente en los Estados Unidos para estudiar su acción sobre los microorganismos contaminantes de alimentos, particularmente los más resistentes, y en la preservación de alimentos como carnes, pescados y mariscos, leche y diversos vegetales.
Las primeras experiencias de KAUFMANN y ORDAL con distintos antibióticos sobre el Cl. Botulinum, B. Sporogenes, B thermoacidurens, indicaron poca actividad sobre los dos primeros, aunque su resistencia al calor luego de la experiencia quedó disminuida.
También BURROUGHS, WHEATON y BEHRER comprobaron poca efectividad de distintos antibióticos sobre el Cl. Botulinum y el Cl, sporogenes, en distintos alimentos (como sopa de pollo , maíz, frijoles, coliflor, cebolla, batata, etcétera.).
La disminución de la resistencia al calor fue comprobada por O´BRIEN, TITUS y otros para el Cl. botulinum y Cl. thermosacchoroliticum, con subtilina y nisina; resultaron sin efecto la gramina, la sterrimina, la amphomicina y la hygromicina.
Por su parte KOHLER y otros estudiando la acción de diez antibióticos sobre los microorganismos habituales en carne de pollo cruda, hallaron solamente efectica la clorotetraciclina o aureomicina.
Descubrieron que sumerguiendo la carne en salmuera enfriada que contenía 10 p.p.m. del antibiótico durante 2 horas, ésta se mantenía después en buen estado de conservación durante tres días a 3°C y que el antibiótico absoprvido por la carne era luego destruido por la cocción. la aureomicina resultó más efectiva que la oxitetraciclina y esta última aun más que los otros antibióticos testeados.
En lo que respecta a la leche, SHAHANI, GOULD y otros comprobaron que ni la penicilina ni, ni la streptomicina, ni la aureomicina, ni la acromicina, en concentraciones de 1 a 25 p.p.m. tenía efecto preservador sobre la leche cruda, pero sí lo tenían en el caso de la leche pasteurizada, usándolos en concentración de 25 p.p.m..
Las dos primeras la preservan durante 7-8 días y la aureomicina y acromicina por 2 a 3 semanas.
Sobre los productos de la pesca, susceptibles de sufrir una rápida descomposición, se han efectuado numerosas experiencias. El doctor TARR y colaboradores, han estudiado la acción preservadora de diversos antibióticos sobre variedad de pescados, ostras, etcétera. encontraron la mayor acción preservadora para la aureomicina. Obtuvieron muy buenos resultados para pescados y dudosos para ostras.
Sobre los productos de la pesca, susceptibles de sufrir una rápida descomposición, se han efectuado numerosas experiencias. El doctor TARR y colaboradores, han estudiado la acción preservadora de diversos antibióticos sobre variedad de pescados, ostras, etcétera. encontraron la mayor acción preservadora para la aureomicina. Obtuvieron muy buenos resultados para pescados y dudosos para ostras.
También LIONEL FARBER, ensayando el efecto preservador sobre pescados y mariscos sumergiéndolos en salmuera fría con 2 p.p.m. de aureomicina, terramicina y neomicina, comprobaron efectividad en las dos primeras, para pescados aunque dudosas para camarones.
Para camarones obtuvieron mejores resultados FLEGER, NOVAK y BAILEY, usando clorotetraciclina, sola o en conjunción con bisulfito sódico, aplicaron a las colas soluciones en agua fría de 50 p.p.m. de antibiótico sólo o con 1.ooo a 2500 p.p.m. de bisulfito, las escurrieron y empaquetaron en cajas de cartón, guardándolas a 6°C, y observaron que se mantenían bien durante 14 días. El único inconveniente se dio con las soluciones de antibióticos solo; tomaron color amarillo verdoso, pero al cocerlos se tornaban rojos.
Otros investigadores en base a sus experimentos recomendaron la preservación de pescados por uno de los siguientes métodos:
Otros investigadores en base a sus experimentos recomendaron la preservación de pescados por uno de los siguientes métodos:
a) Usar hielo al que se le ha incorporado oxitetraciclina en la proporción de 5 p.p.m., con lo que se prolonga la frescura en un 150%.
b) Sumergir o rociar el pescado con solución de 25 p.p.m. del antibiótico; se obtiene una preservación por el triple de tiempo que sin el antibiótico.
Para distribuir homogeneamente el antibiótico en el hielo se ha ensayado la carragenina y la carboximetilcelulosa; se prepara primero una solución concentrada del antibiótico y agente disperzante y estabilizante y luego se le agrega el agua para diluir y helar.
Para carnes rojas, de ganado, el doctor DEATHERAGE de Ohio asegura que la aureomicina se mostró efectiva frente a 81 de los 92 microorganismos que usualmente alteran la carne cruda y halló que las carnes tratadas con ese antibiótico se mantenían sin alteración después de nueve días a temperatura ambiente.
La carne puede ser tratada de diferentes maneras, sea la res, o en trozos. Para la res la solución de antibiótico isotónica en sal puede ser bombeada por la carótida del animal poco antes de sacrificarlo, para que se distribuya por su cuerpo, o por inyección. También se puede rociar exteriormente para evitar la proliferación de microorganismos sobre la superficie de la carne.
Se ha comprobado también que la adición de 3 a 5 p.p.m. de acromicina prolonga la conservación de las salchichas de cerdo.
Para vegetales se recomendó en un primer momento la inmerción por 15 segundos en solución de 25 p.p.m. de acromicina, retirarlos después y escurrir el líquido, sin lavarlos; posteriormente, cuando se dispuso de la niastatina, se aconsejó usar una mezcla de clorotetraciclina y nistatina, con lo que se logra preservar la frescura por varios días a una temperatura de alrededor de 10°C.
En resumen.
Se encontró que el uso de antibióticos en alimentos resulta útil para disminuir el peligro de alteración de carne roja cruda, pescados crudos, colas de camarones, ave eviserada entera o en trozos, cruda y vegetales. Retarda el desarrollo de bacterias patógenas y de la flora normal resistente al calor con alimentos como flanes, queso y leche, matando células vegetativas y esporas, y reduce el tiempo de proceso por calor en el canning, por acción sinérgica con el calor, al afectar la resistencia térmica.
De lo expuesto se deduce que los antibióticos aplicados a los alimentos en muy pequeñas dosis, inferiores a las profilácticas, pueden prolongar por varios días el buen estado de los alimentos frescos, pero con auxilio de la baja temperatura, sin llegar a un refrigerado intenso; no sirven para una preservación permanente.
Ahora bien, ¿Es posible utilizar los antibióticos sin peligro para los consumidores? nos encontramos ante un problema semejante al de los preservadores químicos aunque, en este caso, se trata de sustancias menos peligrosas y se emplean en menor proporción. Pero, recordemos que su acción es principalmente bacteriostática y no universal, es decir, que existe el peligro de que se encuentren presentes bacterias resistentes a su acción que se desarrollan en el alimento o cuando ésta se mezclan con otros en la cocina familiar, para el consumo. También existe la posibilidad de que los sensibles, pasado el efecto inhibidor de los antibióticos (cuya acción es relativamente breve) vuelvan a su acción y a tornar peligroso al alimento contaminado. Además hay que tener en cuenta el peligro de la sensibilidad personal a los antibióticos, bastante común para algunos y menor para las tetraciclinas y cloromicetina.
Teniendo en cuenta lo dicho las autoridades sanitarias se han mostrado reticentes en lo que se vincula con su tolerancia en alimentos y solamente ha sido permitida su adición en algunos casos en los que se han demostrado que no quedan en el alimento cuando éste es ingerido. Los primeros países que aceptaron su empleo para aves crudas evisceradas y siempre que no contengan más de 7 p.p.m. (que es destruida por la cocción) fueron Canadá y los Estados Unidos.
En los Estados Unidos cuando se aprobó la adición de aureomicina a las aves crudas (30 de noviembre de 1955), la FOOD AND DRUG ADMINISTRATION expresó sus puntos de vista frente al empleo de antibióticos en la preservación de alimentos, los cuales pueden ser enunciados así:
1) Constituye un riesgo para la salud pública, pues se consumo puede provocar la aparición de microorganismos resistentes a los mismos.
2) La presencia de antibióticos en los alimentos para uso humano, o su adición directa o indirecta a tales alimentos, pueden considerarse como una adulteración según el significado de la sección 402 del FOOD, DRUG and COSMETIC ACT.
3) Esto no será obstáculo para el establecimiento de tolerancia para antibióticos, bajo las estipulaciones de la sección 408 del ACT, cuando se pueda tener una adecuada evidencia de la utilidad de los mismos y de la seguridad de los residuos.
En Canadá se aprobó poco después el empleo de clorotetraciclina en peces enteros y colas de camarón sin pelar, hasta 5 p.p.m.. En los Estados unidos sólo en 1959 (el 14 de abril) se estableció igual tolerancia, haciendo hincapié en que se prohibía en filetes y tajadas de pescados, y en colas de camarón peladas. El permiso se dió bajo la evidencia de que el antibiótico se fija en la piel, la cual es desechada antes de consumir el alimento o bien el antibiótico es destruído durante la cocción.
Otro problema creado por el uso de antibióticos es el analítico, ya que, estén o no tolerados, siempre existe la posibilidad de su empleo, y lo peor es el riesgo de uso abusivo, en adiciones sucesivas, para prolongar la preservación del alimento, con la consiguiente acumulación, que aumenta el riesgo para el consumidor. Su poca estabilidad, el hecho de que por lo general son afectados por los disolventes de extracción y finalmente las cantidades tan pequeñas en que se usan, dificultan la determinación del antibiótico agregado.
La necesidad de su control y valoración en medicamentos ya había exigido la preparación de métodos adecuados, que se han ido adecuando y perfeccionando, de manera que hoy en día se dispone de numerosos métodos analíticos de suficiente sensibilidad para las determinaciones de antibióticos. En la valoración se emplean preferentemente métodos microbiológicos, cuyo fundamento es la sensibilidad de ciertos microorganismos para los diversos antibióticos, aplicándose distintas técnicas, que se basan en respuesta afirmativa o negativa ,o graduada; aquellos pueden demandar unos minutos, ciertas horas o hasta una noche entera de inoculación, los más comunes. Los hay por dilución en medio líquido, usando diferentes métodos para determinar el efecto, como:
Desarrollo de bacterias testigos,
cambio de pH,
Hemólisis,
etc..
En medio sólido, otros muy variados como:
Gotas,
Agujeros,
Cilindritos,
Discos de papel secante,
etc..
y por turbidimetría. Hay métodos por frenado del desarrollo de esporas de hongos;bacteriolíticos, por cultivo de tejidos, por reducción de nitratos a nitritos, de la reductasa, uno manométrico, etcétera..
El uso de antibióticos en conjunción con el frío y radiaciones ha inspirado al doctor NIVEN en 1956 en un nuevo procedimiento combinado para conservar alimentos que se puede esquematizar así:
1)Aplicación de antibióticos para reducir la población bacteriana, en conjunción con refrigeración para reducir la velocidad de reacciones autolíticas y químicas, más la acción de fungicidas para evitar mohos;
2) Empaquetado en recipientes al vacío, flexibles o rígidos, para reducir cambios oxidativos(podría ser con adición de un antioxidante);
3) Calentamiento por microondas para inacvtivar y reducir la velocidad de actividad autolítica;
4) Aplicación de radiaciones en dosis bajas para obtener esterilización superficial, con o sin inclusión de sustancias químicas para evitar los cambios de aroma;
5) Aplicación de baja temperatura en almacenado, para reducir las reacciones autoquímicas.
Se ha comprobado también que la adición de 3 a 5 p.p.m. de acromicina prolonga la conservación de las salchichas de cerdo.
Para vegetales se recomendó en un primer momento la inmerción por 15 segundos en solución de 25 p.p.m. de acromicina, retirarlos después y escurrir el líquido, sin lavarlos; posteriormente, cuando se dispuso de la niastatina, se aconsejó usar una mezcla de clorotetraciclina y nistatina, con lo que se logra preservar la frescura por varios días a una temperatura de alrededor de 10°C.
En resumen.
Se encontró que el uso de antibióticos en alimentos resulta útil para disminuir el peligro de alteración de carne roja cruda, pescados crudos, colas de camarones, ave eviserada entera o en trozos, cruda y vegetales. Retarda el desarrollo de bacterias patógenas y de la flora normal resistente al calor con alimentos como flanes, queso y leche, matando células vegetativas y esporas, y reduce el tiempo de proceso por calor en el canning, por acción sinérgica con el calor, al afectar la resistencia térmica.
De lo expuesto se deduce que los antibióticos aplicados a los alimentos en muy pequeñas dosis, inferiores a las profilácticas, pueden prolongar por varios días el buen estado de los alimentos frescos, pero con auxilio de la baja temperatura, sin llegar a un refrigerado intenso; no sirven para una preservación permanente.
Ahora bien, ¿Es posible utilizar los antibióticos sin peligro para los consumidores? nos encontramos ante un problema semejante al de los preservadores químicos aunque, en este caso, se trata de sustancias menos peligrosas y se emplean en menor proporción. Pero, recordemos que su acción es principalmente bacteriostática y no universal, es decir, que existe el peligro de que se encuentren presentes bacterias resistentes a su acción que se desarrollan en el alimento o cuando ésta se mezclan con otros en la cocina familiar, para el consumo. También existe la posibilidad de que los sensibles, pasado el efecto inhibidor de los antibióticos (cuya acción es relativamente breve) vuelvan a su acción y a tornar peligroso al alimento contaminado. Además hay que tener en cuenta el peligro de la sensibilidad personal a los antibióticos, bastante común para algunos y menor para las tetraciclinas y cloromicetina.
Teniendo en cuenta lo dicho las autoridades sanitarias se han mostrado reticentes en lo que se vincula con su tolerancia en alimentos y solamente ha sido permitida su adición en algunos casos en los que se han demostrado que no quedan en el alimento cuando éste es ingerido. Los primeros países que aceptaron su empleo para aves crudas evisceradas y siempre que no contengan más de 7 p.p.m. (que es destruida por la cocción) fueron Canadá y los Estados Unidos.
En los Estados Unidos cuando se aprobó la adición de aureomicina a las aves crudas (30 de noviembre de 1955), la FOOD AND DRUG ADMINISTRATION expresó sus puntos de vista frente al empleo de antibióticos en la preservación de alimentos, los cuales pueden ser enunciados así:
1) Constituye un riesgo para la salud pública, pues se consumo puede provocar la aparición de microorganismos resistentes a los mismos.
2) La presencia de antibióticos en los alimentos para uso humano, o su adición directa o indirecta a tales alimentos, pueden considerarse como una adulteración según el significado de la sección 402 del FOOD, DRUG and COSMETIC ACT.
3) Esto no será obstáculo para el establecimiento de tolerancia para antibióticos, bajo las estipulaciones de la sección 408 del ACT, cuando se pueda tener una adecuada evidencia de la utilidad de los mismos y de la seguridad de los residuos.
En Canadá se aprobó poco después el empleo de clorotetraciclina en peces enteros y colas de camarón sin pelar, hasta 5 p.p.m.. En los Estados unidos sólo en 1959 (el 14 de abril) se estableció igual tolerancia, haciendo hincapié en que se prohibía en filetes y tajadas de pescados, y en colas de camarón peladas. El permiso se dió bajo la evidencia de que el antibiótico se fija en la piel, la cual es desechada antes de consumir el alimento o bien el antibiótico es destruído durante la cocción.
Otro problema creado por el uso de antibióticos es el analítico, ya que, estén o no tolerados, siempre existe la posibilidad de su empleo, y lo peor es el riesgo de uso abusivo, en adiciones sucesivas, para prolongar la preservación del alimento, con la consiguiente acumulación, que aumenta el riesgo para el consumidor. Su poca estabilidad, el hecho de que por lo general son afectados por los disolventes de extracción y finalmente las cantidades tan pequeñas en que se usan, dificultan la determinación del antibiótico agregado.
La necesidad de su control y valoración en medicamentos ya había exigido la preparación de métodos adecuados, que se han ido adecuando y perfeccionando, de manera que hoy en día se dispone de numerosos métodos analíticos de suficiente sensibilidad para las determinaciones de antibióticos. En la valoración se emplean preferentemente métodos microbiológicos, cuyo fundamento es la sensibilidad de ciertos microorganismos para los diversos antibióticos, aplicándose distintas técnicas, que se basan en respuesta afirmativa o negativa ,o graduada; aquellos pueden demandar unos minutos, ciertas horas o hasta una noche entera de inoculación, los más comunes. Los hay por dilución en medio líquido, usando diferentes métodos para determinar el efecto, como:
Desarrollo de bacterias testigos,
cambio de pH,
Hemólisis,
etc..
En medio sólido, otros muy variados como:
Gotas,
Agujeros,
Cilindritos,
Discos de papel secante,
etc..
y por turbidimetría. Hay métodos por frenado del desarrollo de esporas de hongos;bacteriolíticos, por cultivo de tejidos, por reducción de nitratos a nitritos, de la reductasa, uno manométrico, etcétera..
El uso de antibióticos en conjunción con el frío y radiaciones ha inspirado al doctor NIVEN en 1956 en un nuevo procedimiento combinado para conservar alimentos que se puede esquematizar así:
1)Aplicación de antibióticos para reducir la población bacteriana, en conjunción con refrigeración para reducir la velocidad de reacciones autolíticas y químicas, más la acción de fungicidas para evitar mohos;
2) Empaquetado en recipientes al vacío, flexibles o rígidos, para reducir cambios oxidativos(podría ser con adición de un antioxidante);
3) Calentamiento por microondas para inacvtivar y reducir la velocidad de actividad autolítica;
4) Aplicación de radiaciones en dosis bajas para obtener esterilización superficial, con o sin inclusión de sustancias químicas para evitar los cambios de aroma;
5) Aplicación de baja temperatura en almacenado, para reducir las reacciones autoquímicas.
LA PENICILINA
La penicilina fue descubierta por el bacteriólogo Alexander Fleming, en el St. Mary's Hospital de Londres, el cual se dio cuenta de su hallazgo en una comunicación publicada en 1929 en el British Journal of Exprimental Pathology.
No fue hasta 1938 en que Ernest Chain bioquímico que trabajaba con el profesor Howard Florey en la universidad de Oxford, saco del letargo en que había permanecido tan gran potencial científico y completo los trabajos antes citados con investigaciones posteriores. El primer ensayo clínico, que se hizo el 12 de enero de 1941, saco a la luz esta gran promesa y en 1943 comenzó la producción comercial en Estados Unidos.
Penicilina, Fabricación Industrial.
La fabricación de penicilina es un ejemplo del proceso típico de obtención de antibióticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece al grupo del Penicillum chrysogenum y es particularmente activo sobre el estafilococo, estreptococo y neumococo, así como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa acción sobre los gram negativos.
A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos más. Estos compuestos son ácidos fuertes muy inestables, razón por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procaina. A continuación se da la fórmula de la penicilina. Otras formas de penicilina contienen grupos diversos situados en la zona entre corchetes.
El sistema de producción en 1943 era el conocido por el método de superficie; el hongo crecía en la superficie de una capa delgada de medio de cultivo puesto en bandejas o botellas. En 1944, con el desarrollo del método comercial de la fermentación sumergida, la disminución de las necesidades de espacio y de trabajo determinaron una enorme reducción del precio de coste.
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Obtención de penicilina por fermentación sumergida.
El inoculum o "simiente" para las grandes cubas de fermentación de 20.000 a 115.000 litros de capacidad se prepara por el desarrollo de un cultivo madre del hongo a partir de esporas liofilizadas que se encuentran en un sustrato de agar nutritivo. Varios litros del medio de cultivo, generalmente constituyendo del 5 al 10 % del contenido total, se preparan en una serie de depósitos de siembra y servirán para sembrar una gran cuba de fermentación.
Las cuatro fases principales de la fabricación de la penicilina son:
*Fermentación
*Separación del micelio del caldo fermentado y extracción de la penicilina por medio de disolventes.
*Purificación con disolventes y formación de la sal sodica de la penicilina.
*Ensayos de control, almacenamiento y venta.
El caldo de cultivo para la fermentación se obtiene por infusión acuosa de maíz, añadiendo de un 2 a un 3 % de lactosa, y también se adicionan compuestos inorgánicos conteniendo hidrogeno, oxigeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, nitrógeno y trazas de hierro, cobre y zinc. La adición de ciertos compuestos que favorecen el crecimiento del hongo debe evitarse, ya que podrían ser tolerados al administrar el producto, ni su eliminación seria económica. Después de ajustar el pH a 4,5-5,0, el medio de cultivo se pasa al fermentador, que esta equipado con un agitador vertical, con un sistema de introducción de aire esterilizado por filtración y con serpentines para mantener la temperatura deseada. El hongo se introduce por medio de conducciones estériles y con ayuda de aire a presión.
Durante el crecimiento el medio se esteriliza con vapor a presión, y la temperatura se mantiene entre 23 y 25 ºC. El aire estéril permite el crecimiento del hongo aerobio, y la agitación facilita su uniforme distribución en el seno del liquido. Se requiere un volumen de aire por minuto y por volumen de medio de cultivo. El proceso se controla intervalos que oscilan entre 3 y 6 horas; al cabo de unas 50 a 90 horas el crecimiento se va haciendo mas lento, lo que indica que el hongo se ha desarrollado por completo. La masa se enfría a 5 ºC. a causa de la inestabilidad de la penicilina a la temperatura ambiente, y se separa el micelio en un filtro de tambor rotatorio.
En el procedimiento antiguo, la penicilina se extraía del filtrado por adsorción sobre carbón vegetal. Se eluía con acetato de amilo, una vez concentrado el eluido se enfriaba a 0 ºC y se acidificaba hasta pH 2,0 con un ácido orgánico. En el proceso de extracción por disolvente, se omite el paso de adsorción con carbón activo y el liquido filtrado (llamado "beer") se ajusta a pH 2,5 con ácido fosfórico en la misma conducción. Se efectúa una extracción continua a contracorriente con acetato de amilo y luego con cloroformo, concentrándose en sucesivos extractores centrífugos tipo Podbielniak, y el liquido final se trata con tampón de fosfato y bicarbonato sódico para formar la sal sódica. Este producto se esteriliza por filtración y se elimina asépticamente98 del agua y demás disolventes por cristalización, con lo cual se obtiene penicilina cristalina, que una vez seca puede envasarse en bolsas de politeno, o en recipientes de vidrio o de acero inoxidable.
Productos biológicos inmunizantes
Otro campo se ocupa de las vacunas bacterianas, antitoxinas y vacunas vivas. La inmunidad a una enfermedad se consigue estimulando la formación de anticuerpos específicos o por administración de los anticuerpos previamente formados.
En este grupo se incluyen las vacunas para la fiebre tifoidea, peste, difteria, tétanos, virus de influenza, paperas, poliomielitis, rabia, viruela y tifus exantematico. La vacuna del virus de la influenza es característica, se trata de una mezcla de dos o mas razas, cada una de las cuales se produce y ensaya por separado, y que proceden de cultivos suministradas por los institutos nacionales de sanidad. El virus se presenta en una ampolla preparada convenientemente que se diluye 100.000 veces antes de inocularlo en huevos.
El ciclo real de la fabricación se inicia a parir de huevos fértiles que primero se examinan al trasluz, luego se desinfectan aplicándoles una disolución de iodo y finalmente se perforan con una pequeña fresa. El virus se introduce por este pequeño orificio que se cierra herméticamente con colodión y se incuban a 37.2ºC durante 48hs. Se quita una sección circular del exterior del huevo y se extrae el fluido alantoideo el virus vivo se separa del fluido del huevo por centrifugación, de modo que las partículas viricas mas pesadas se sedimentan en el fondo del tubo de la centrifuga. Se recoge el virus y se resuspende en disolución salina. El virus vivo se inactiva tratándolo con formol a 40ºC durante 24hs.
PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO
El ácido sulfúrico se encuentra disponible comercialmente en un gran número de concentraciones y grados de pureza. Existen dos procesos principales para la producción de ácido sulfúrico, el método de cámaras de plomo y el proceso de contacto. El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y es utilizado actualmente para producir gran parte del acido consumido en la fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido (62%-78% H2SO4).
El proceso de contacto produce un ácido más puro y concentrado, pero requiere de materias primas más puras y el uso de catalizadores costosos. En ambos procesos el dióxido de azufre (SO2) es oxidado y disuelto en agua. El dióxido de azufre es obtenido mediante la incineración azufre, tostando piritas (Bisulfuro de Hierro), tostando otros sulfuros no ferrosos, o mediante la combustión de sulfuro de hidrogeno (H2S) gaseoso.
Proceso de cámaras de plomo
Es el proceso de cámaras de plomo dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con vitriolo nitroso (ácido sulfúrico con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) disueltos en él), y mezclado con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) gaseosos. Parte de dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y disuelto en el baño ácido para formar el ácido de torre o ácido de Glover (aproximadamente 78% de H2SO4).
Es el proceso de cámaras de plomo dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con vitriolo nitroso (ácido sulfúrico con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) disueltos en él), y mezclado con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) gaseosos. Parte de dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y disuelto en el baño ácido para formar el ácido de torre o ácido de Glover (aproximadamente 78% de H2SO4).
SO2 + NO2 -------------------NO + SO3
SO3 + H2O-------------------- H2SO4 (ácido de Glover)
SO3 + H2O-------------------- H2SO4 (ácido de Glover)
De la torre de Glover una mezcla de gases (que incluye dióxido y tritóxido de azufre, óxidos de nitrógeno, nitrógeno, oxigeno y vapor) es transferida a una cámara recubierta de plomo donde es tratado con más agua. La cámara puede ser un gran espacio en forma de caja o un recinto con forma de cono truncado. El ácido sulfúrico es formado por una serie compleja de reacciones; condensa en las paredes y es acumulado en el piso del la cámara. Pueden existir de tres a seis cámaras en serie, donde los gases pasan por cada una de las cámaras en sucesión. El ácido producido en las cámaras, generalmente llamado ácido de cámara o ácido de fertilizante, contiene de 62% a 68% de H2SO4.
NO + NO2 + H2O----------- 2.HNO2
HNO2 + H2SO3------------- H2SO4 (ácido de cámara)
HNO2 + H2SO3------------- H2SO4 (ácido de cámara)
Luego de que los gases pasaron por las cámaras se los hace pasar a un reactor llamado torre de Gay-Lussac donde son lavados con ácido concentrado enfriado (proveniente de la torre de Glover). Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre que no haya reaccionado se disuelven en el ácido formando el vitriolo nitroso utilizado en la torre de Glover. Los gases remanentes son usualmente liberados en la atmósfera.
Proceso de contacto
El proceso se basa en el empleo de un catalizador para convertir el SO2 en SO3, del que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación.
2 SO2 + O2------------- 2 SO3
SO3 + H2O-------------- H2SO4
En este proceso, una mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2, según la fuente de producción de SO2 (el valor inferior corresponde a plantas que tuestan piritas y el superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O2, se precalienta y una vez depurada al máximo, pasa a un convertidor de uno o más lechos catalíticos, por regla general de platino o pentóxido de vanadio, donde se forma el SO3. Se suelen emplear dos o más convertidores.
SO3 + H2O-------------- H2SO4
En este proceso, una mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2, según la fuente de producción de SO2 (el valor inferior corresponde a plantas que tuestan piritas y el superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O2, se precalienta y una vez depurada al máximo, pasa a un convertidor de uno o más lechos catalíticos, por regla general de platino o pentóxido de vanadio, donde se forma el SO3. Se suelen emplear dos o más convertidores.
Los rendimientos de conversión del SO2 a SO3 en una planta en funcionamiento normal oscilan entre el 96 y 97%, pues la eficacia inicial del 98% se reduce con el paso del tiempo. Este efecto de reducciones se ve más acusado en las plantas donde se utilizan piritas de partida con un alto contenido de arsénico, que no se elimina totalmente y acompaña a los gases que se someten a catálisis, provocando el envenenamiento del catalizador. Por consiguiente, en ocasiones, el rendimiento puede descender hasta alcanzar valores próximos al 95%.
En el segundo convertidor, la temperatura varia entre 500º y 600ºC. Esta se selecciona para obtener una constante óptima de equilibrio con una conversión máxima a un coste mínimo. El tiempo de residencia de los gases en el convertidor es aproximadamente de 2-4 segundos.
Los gases procedentes de la catálisis se enfrían a unos 100ºC aproximadamente y atraviesan una torre de óleum, para lograr la absorción parcial de SO3. Los gases residuales atraviesan una segunda torre, donde el SO3 restante se lava con ácido sulfúrico de 98%. Por ultimo, los gases no absorbidos se descargan a la atmósfera a través de una chimenea.
Existe una marcada diferencia entre la fabricación del SO2 por combustión del azufre y por tostación de piritas, sobre todo si son arsenicales. El polvo producido en el proceso de tostación nunca puede eliminarse en su totalidad y, junto con las impurezas, principalmente arsénico y antimonio, influye sensiblemente sobre el rendimiento general de la planta.
La producción de ácido sulfúrico por combustión de azufre elemental presenta un mejor balance energético pues no tiene que ajustarse a los sistemas de depuración tan rígidos forzosamente necesarios en las plantas de tostación de piritas.
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