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Análisis de estabilidad del proceso de fermentación abe empleando clostridium saccharoperbutylacetonicum n1-4 atcc13564 a partir del aprovechamiento de la lactosa proveniente de lactosuero

Resumen

En este trabajo se realizó el análisis de estabilidad de un fermentador ABE que emplea lactosa para la producción de biobutanol empleando Clostridium Saccharoper-butylacetonicum N1-4 ATCC 13564; analizando el efecto de la velocidad de dilución (D) sobre la estabilidad del sistema. Se implementó un método de cálculo de estados estacionarios por Matlab 7,04 y reproducción de diagramas de bifurcación en la interface Matcont 4,2. El análisis se desarrolló con base al modelo matemático propuesto por Obando & Cardona (2011), una adaptación de operación en continuo del modelo en batch desarrollado por Shinto (2007), para la fermentación ABE. En este modelo se alcanza una concentración en estado estacionario para butanol: 84,973(6,298g/L) cuando se alimentan 147,500 mM de lactosa (Lf=53,200 g/L) a una velocidad de dilución (D) de 0,050 h-1. Se obtuvo un punto de bifurcación, limit point, en 1,132 mM butanol (0,084g/L) y dilución critica Dc=0,351 h-1. Así mismo, se encontró un punto de bifurcación neutral saddle (con carácter BP y Hopf) en 197,688 mM (14,653g/L) de butanol y D=0,005 h-1. Se concluye del análisis, que la región estable de operación se encuentra en intervalos de velocidad de dilución de 0,005h-1 a 0,079 h-1. Bajo estas condiciones es posible alcanzar conversiones de lactosa y rendimiento producto/sustrato de 92,530% y 0,296g butanol/g lactosa respectivamente. En la región de estabilidad se optimizó el valor de velocidad de dilución (Dopt) con base en la productividad de biomasa. Los resultados muestran que a un Dopt de 0,079h-1 es posible obtener 61,090 mM (4,528g/L) de butanol. Finalmente el análisis de estabilidad permite concluir que las células experimentan un efecto tóxico letal cuando las concentraciones de lactosa y butanol son respectivamente 143,120 mM (51,569g/L) y 197,688 mM (14.653g/L) (neutral saddle).