LABORATORIO DE INGENIERÍA DE FERMENTACIONES
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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA
ICB543-1: LABORATORIO DE INGENIERÍA DE FERMENTACIONES
INFORME N°1 PARTE A
Nombre de los alumnos:
Francisco Aguilera
Javier Riquelme
Franco Rivera
Nombre de los profesores:
Claudia Altamirano
Ernesto González
30 de agosto, 2021
- SIMULACIÓN DE FERMENTACIÓN EN UN REACTOR POR LOTES
Se realiza la simulación de fermentación en un reactor por lotes utilizando 2 L de caldo con una velocidad de agitación de 500 rpm y una aireación de 0.5 vvm empleando aire. La biomasa inicial es de 0.5 g/L y la concentración del sustrato inicial es de 20 g/L. También, en la simulación se toman muestras cada 1 h haciendo las mediciones por triplicado.
En la figura 1 se muestra la evolución en el tiempo de la biomasa, sustrato, etanol y oxígeno disuelto de la simulación realizada.
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Figura 1. Seguimiento de la biomasa (A), sustrato (B), etanol (C) y oxígeno disuelto (D) en función del tiempo con barras de error de desviación estándar.[a]
En la tabla 1 se identifica los parámetros determinados en la experiencia.
Tabla 1. Parámetros determinados de la simulación.
Parámetro | Valor | Unidad | Observaciones |
Concentración máxima de biomasa | 9.434[b] | g·L-1 | Alcanzado en el tiempo de 13 h |
Concentración máxima de etanol | 7.391 | g·L-1 | Alcanzado en el tiempo de 4 h |
Productividad volumétrica máxima para generación de biomasa | 1.734[c] | g·L-1·h-1 | Alcanzando en el tiempo de 10 h |
Productividad volumétrica máxima para generación de etanol | 2,913[d] | g·L-1·h-1 | Alcanzado en el tiempo de 4 h |
Rendimiento global de sustrato en biomasa | 0.168 | g·L·g-1·L-1 | El intervalo se elige por agotamiento de sustrato al cabo de 5 h[e] |
Rendimiento global de sustrato en etanol | 0.373 | g·L·g-1·L-1 | El intervalo se elige por agotamiento de sustrato al cabo de 5 h[f] |
Velocidad específica de crecimiento | 0.409[g] | h-1 | - |
Rendimiento específico de sustrato en biomasa | 0.126 | g·L·g-1·L-1 | - |
Rendimiento específico de sustrato en etanol | 0.396 | g·L·g-1·L-1 | - |
Velocidad específica de consumo de sustrato | 1.976[h] | h-1 | - |
Velocidad específica de generación/consumo de etanol | 0.786[i] | h-1 | - |
Tiempo óptimo de cosecha biomasa | 10 | h | - |
Tiempo óptimo de cosecha etanol | 4 | h | - |
- SIMULACIÓN DE FERMENTACIÓN CON PRODUCTO DESEADO DE BIOMASA
Se propone un diseño factorial completo donde las variables a estudiar de la experiencia es la velocidad de agitación y la concentración de biomasa, siendo el producto deseado la biomasa. El intervalo de estudio de la velocidad de agitación es de 100 a 800 rpm con 5 niveles y para la concentración de biomasa es de 0.1 a 1 con 2 niveles; por ende, se realiza 10 cultivos para aplicar el método. En la tabla 2 se identifica el método de diseño factorial completo con las variables de salida determinados del producto deseado (productividad máxima, rendimiento global y velocidad específica de crecimiento).
Tabla 2. Valores del diseño factorial completo con variables de salida determinados.
Velocidad de agitación (rpm) | 100 | 275 | 450 | 625 | 800 | |
Xo (g/L[k]) | Variable salida | - | - | - | - | - |
0.1 | Productividad máxima (g/L) | 8.218 | 8.445 | 8.447 | 8.448 | 8.448 |
0.1 | Rendimiento global | 0.087 | 0.171 | 0.173 | 0.174 | 0.174 |
0.1 | Velocidad específica de crecimiento (h-1) | 0.322 | 0.401 | 0.402 | 0.402 | 0.402 |
1 | Productividad máxima (g/L) | 9.253 | 10.488 | 9.683 | 9.431 | 9.78 |
1 | Rendimiento global | 0.077 | 0.123 | 0.124 | 0.139 | 0.139 |
1 | Velocidad específica de crecimiento (h-1) | 0.16 | 0.407 | 0.427 | 0.432 | 0.416 |
De la tabla 2 se grafica las variables de salida en función de la velocidad de agitación para concentración de biomasa de 0.1 y 1. En la figura 2 se presenta los gráficos obtenidos.
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