Oxidacion Biológica de Etanol

Instituto Politécnico Nacional[pic 1][pic 2]

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas

Ingeniería Bioquímica

Laboratorio de Ingeniería de biorreacción

Grupo: 6IV1

Equipo: 2

•  Bohorquez Gomez Bryan Ernesto
•  Martinez Gonzalez Johan Emmanuel
•  Sandoval Garcia Araceli
•  Sanson Temich Raul
•  Santes Forey Miguel Angel
• Torres Samaniego Dilan Armando

OXIDACIÓN BIOLÓGICA DE ETANOL EN UN REACTOR DE LECHO FIJO.

20 de Octubre de 2022

Introducción

El vinagre es un producto obtenido de la fermentación acética de líquidos alcohólicos, a determinada concentración, proveniente de jugos de frutas sanas y maduras, cereales, vinos o alcohol potable desnaturalizado con vinagre [1]. Es de gran relevancia en la economía mundial y nacional, en el año 2021, el intercambio comercial total de Vinagre y Sucedáneos del Vinagre Obtenidos a Partir del Ácido Acético en México (incluyendo compras y ventas internacionales) fue de US$9.59M [2].

En años recientes, incrementó la importancia de técnicas de inmovilización celular al ser exitosamente aplicadas en procesos industriales tales como la producción de alcohol (etanol, butanol e isopropanol), ácidos orgánicos (incluyendo ácido málico, cítrico, láctico y glucónico), enzimas (celulasas, amilasa, lipasa y otras) y la biotransformación de esteroides para la producción de hormonas, tratamientos de agua, y aplicaciones alimentarias (cerveza, carne, azúcares) [3]. En términos generales, la libertad en movimiento celular se puede restringir de dos maneras: adsorción de células (ya sea entre las mismas células o una superficie sólida de soporte) con enlaces físicos y químicos, o por el atrapamiento de células dentro de los soportes [4].

Poco desarrollo usando estas técnicas se ha aplicado a la industria del vinagre, y hay grandes expectativas en su desarrollo a futuro. En el caso del estudio, usando a Gluconacetobacter spp, microorganismo estrictamente aeróbico es muy importante considerar los mecanismos de resistencia que permitan la transferencia de oxígeno, factor más limitante [5]. Se ha reportado ampliamente en la literatura que la inmovilización imparte una estabilidad especial a la bacteria contra efectos negativos de temperatura, pH, concentraciones de etanol y ácido acético [6], además de evitar el lavado de la población de células. Las técnicas de adsorción reducen los problemas asociados a la difusión de oxígeno y no son afectadas por el escalado.

La intención del desarrollo experimental llevado a cabo en esta práctica es la producción de vinagre por un método industrial utilizando un biorreactor de columna de burbujeo con un difusor de placa porosa a partir de vino Castillo de RIHN (11% alcohol) y vinagre (5% acidez) utilizando a Gluconacetobacter spp inmovilizada en un soporte de viruta de madera de pino para la determinación de parámetros importantes del proceso.

Objetivo

Producir vinagre de vino blanco, por un método industrial a escala de laboratorio, utilizando un biorreactor con células inmovilizadas, determinando parámetros importantes del proceso.

Cálculos:

Nota: La horas con minutos se pasaron a números enteros por lo tanto se hizo la siguiente relación:

  ó  [pic 3][pic 4]

Tabla 1: Datos de muestra por dia

1. Los cálculos para el ajuste de la concentración de la mezcla de reacción.

El medio necesario para que pudieran crecer los microorganismos es de 6% alcohol y 3% de vinagre, por lo tanto se utilizó un vino con 12% de alcohol y vinagre con 5% de acidez, se necesitaba calcular las cantidades de cada reactivo para tener un volumen de 1L.  

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Para el caso del alcohol tenemos que:

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Para el caso del vinagre:

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Pero con los datos obtenidos se hace el ajuste para que nos quede un total de 1L y por tanto quedaría:

Para el caso del vinagre = 0.54 L

Para el caso del alcohol = 0.4545 L

1. El cálculo de la velocidad volumétrica media de reacción (rA).

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De la tabla 1 tomamos estos valores: 

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1. Trazar la gráfica que describa la producción de acidez con respecto al tiempo.

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1. Suponiendo que la velocidad de reacción es de primer orden, calcule el valor de la constante de reacción k y deduzca sus unidades.

• k para % de acidez

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1. Determinar el tiempo óptimo de cosecha

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De acuerdo a la norma, nos indica un valor óptimo de 4% de acidez, por lo cual interpolando ese valor nos dará un valor de:

...