Escalamiento y efecto de los componentes del glicerol crudo sobre la productividad volumétrica en la fermentación de ácido láctico

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dc.contributor.advisorLópez Giraldo, Luis Javier
dc.contributor.advisorSánchez Torres, Viviana
dc.contributor.advisorToro Uribe, Said
dc.contributor.authorCastellanos Suárez, Laura Johana
dc.date.accessioned2024-03-04T01:20:58Z
dc.date.available2021
dc.date.available2024-03-04T01:20:58Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractEl glicerol crudo (GlyC) es el principal subproducto en la producción de biodiesel a partir de aceites vegetales, actualmente este se considera un residuo industrial, lo que le otorga un gran potencial como materia prima para otros procesos. Una alternativa reciente para su valorización es la bioconversión del GlyC en metabolitos de interés industrial como lo es el ácido láctico (AL). No obstante, uno de los principales retos en su utilización es la variabilidad en su composición que depende de múltiples factores relacionados con la producción de biodiesel. Por otro lado, para la implementación de este bioproceso a gran escala existen desafíos en cuanto a su escalamiento asociados con la transferencia de calor y masa en los biorreactores. De igual forma, también se requiere conocer el comportamiento cinético microbiano para analizar la influencia de las variables químicas, físicas y operacionales. Por lo tanto, en el presente trabajo se realizó la caracterización fisicoquímica de tres GlyC colombianos, muestras (S1, S2 y S3), donde se encontró que la muestra S3 tenía mayor potencial como fuente de carbono por su alto contenido de glicerol y bajo contenido de impurezas. Luego se determinó la influencia de los componentes minoritarios en las fermentaciones de AL empleando la bacteria Lactobacillus Rhamnosus ATCC 7469 y se obtuvo que los jabones y fase orgánica (FO) tenían un efecto positivo en la productividad volumétrica del AL, por el contrario, el metanol ejercía un efecto negativo. Después se estudiaron las condiciones de agitación (190, 167 y 210 rpm) en cambios de escala de (500, 2500 y 5000 mL), mediante parámetros reológicos he hidrodinámicos empleando la dinámica computacional de fluidos. Por último, se realizó el ajuste de 6 modelos cinéticos en tres volúmenes de fermentación (25, 500 y 5000 mL) obteniendo los mejores resultados con el modelo tipo Tessier (T1).
dc.description.abstractenglishCrude glycerol (GlyC) is the main by-product in the production of biodiesel from vegetable oils and is currently considered an industrial waste, which gives it great potential as a raw material for other processes.A recent alternative for its valorization is the bioconversion of GlyC into metabolites of industrial interest such as lactic acid (AL). However, one of the main challenges in its use is the variability in its composition, which depends on multiple factors related to the production of biodiesel. On the other hand, for large-scale implementation of this bioprocess there are scaling challenges associated with heat and mass transfer in bioreactors. Likewise, it is also necessary to know the microbial kinetic behavior to analyze the influence of chemical, physical and operational variables. Therefore, in the present work, the physicochemical characterization of three Colombian GlyC samples (S1, S2 and S3) was carried out, where it was found that sample S3 had greater potential as a carbon source due to its high glycerol content and low impurity content. The influence of minority components on AL fermentations was then determined using the bacterium Lactobacillus Rhamnosus ATCC 7469 and it was found that soaps and organic phase (FO) had a positive effect on the volumetric productivity of AL; on the contrary, methanol exerted a negative effect. Then, the agitation conditions (190, 167 and 210 rpm) were studied at scale changes of (500, 2500 and 5000 mL), by means of rheological and hydrodynamic parameters using computational fluid dynamics. Finally, 6 kinetic models were fitted in three fermentation volumes (25, 500 and 5000 mL) obtaining the best results with the Tessier type model (T1).
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/41873
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectGlicerol
dc.subjectÁcido láctico
dc.subjectCaracterización
dc.subjectComponentes minoritarios
dc.subjectEscalamiento
dc.subjecthidrodinámica
dc.subjectreología
dc.subjectmodelo
dc.subject.keywordGlycerol
dc.subject.keywordLactic acid
dc.subject.keywordCharacterization
dc.subject.keywordMinor components
dc.subject.keywordScaling
dc.subject.keywordhydrodynamics
dc.subject.keywordrheology
dc.subject.keywordkinetic
dc.titleEscalamiento y efecto de los componentes del glicerol crudo sobre la productividad volumétrica en la fermentación de ácido láctico
dc.title.englishScaling and effect of crude glycerol components on volumetric productivity in lactic acid fermentation*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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