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Optimización de la producción de biomasa en procesos fermentativos del mucílago de cacao CCN – 51 aplicando la ecuación logística integrada y el modelo de Andrew y Levenspiel, bajo diferentes condiciones de operación

Abstract:

El objetivo de este estudio fue optimizar las variables que intervienen en la producción de biomasa a partir del mucílago de cacao CCN – 51 en la fermentación discontinua de etanol con S. cerevisiae; y a partir de los resultados óptimos realizar un modelado cinético a través de la ecuación logística integrada y el modelo de Andrew y Levenspiel. Las diferentes condiciones de operación se determinaron mediante diseño factorial completo con dos niveles y tres variables (23): temperatura, pH y concentración de levadura. Las fermentaciones se realizaron en un biorreactor de tanque agitado y simultáneamente se llevó a cabo la cuantificación de biomasa mediante el método analítico peso seco; posteriormente se ajustaron los modelos a los datos experimentales, es decir, minimizando la discrepancia entre las pbkp_redicciones del modelo y los datos experimentales, correspondientes a las condiciones óptimas de operación, empleando el software MATLAB (Versión 8.3). Los resultados obtenidos indicaron que la temperatura, pH y concentración de levadura óptimos de fermentación son 35 °C, 4 y 3 g/L respectivamente. En estas condiciones se obtuvo una concentración final de biomasa de 90,9880 g/L después de 34,5 horas de fermentación. El modelo logístico describió el crecimiento de levadura en función de la concentración inicial de biomasa, el tiempo de fermentación, la tasa de crecimiento específico máximo y la concentración final de biomasa; mientras que el modelo de Andrew y Levenspiel representó la limitación e inhibición del sustrato y la inhibición del etanol. Se encontró que los modelos pudieron ajustar satisfactoriamente los datos experimentales con un coeficiente de determinación muy alto (R2>0,90), pudiendo utilizarse para el desarrollo del proceso de producción de biomasa a partir del mucílago de cacao.