Estudio de las condiciones hidrodinámicas y de aireación para el escalamiento de la fermentación de ácido láctico a partir del glicerol crudo

Abstract

El ácido láctico (AL) es un compuesto versátil con distintas aplicaciones en la industria, que se puede obtener por distintos métodos, donde la síntesis por vía fermentativa es una de las más atractivas porque puede ser empleada a nivel industrial. Sin embargo, presenta retos importantes respecto a su escalamiento, debido a que en el cambio de escala surgen problemas asociados con la transferencia de masa y energía, que ocasionan una distribución no homogénea de los nutrientes y generan el distanciamiento de las condiciones óptimas encontradas a escala laboratorio, siendo común que se reduzca la productividad del proceso. Por lo tanto, en este trabajo se estudiaron las condiciones de agitación (190, 167 y 210 rpm) cuando existen cambios de escala en el volumen de fermentación (500, 2500 y 5000 mL), y aireación (25 mL) que favorecen el proceso fermentativo y la productividad de AL empleando la bacteria Lactobacillus Rhamnosus ATCC 7469 y glicerol crudo (GC) como fuente de carbono, utilizando parámetros reológicos e hidrodinámicos, analizando la dinámica computacional del fluido CFD y la productividad global de ácido láctico respectivamente. Durante el desarrollo experimental se observó que las mejores productividades de AL se obtuvieron cuando el proceso se realizó en condiciones aerobias, usando el oxígeno residual presente en los viales de fermentación, obteniendo valores de 0,0516 gL-1h-1 en un volumen de fermentación de 25 mL. Por último, la simulación de los biorreactores utilizando los parámetros adimensionales de número de Reynolds (500 mL), velocidad de punta de impulsor (2,5 L) y consumo de energía por volumen de fermentación (5 L) permitió concluir que las velocidades de agitación que favorecieron el proceso fermentativo fueron 190, 167 y 210 rpm respectivamente.