Escalado de hidrólisis enzimática de materiales amiláceos a partir de la simulación del proceso aplicando teoría de control

En el presente trabajo se realizó la aplicación de una metodología de escalado fundamentado en el modelado y simulación de procesos, junto con el uso de herramientas de teoría de control, sobre un proceso de hidrolisis enzimática de almidón de trigo, desde un volumen de 3L hasta 4L, centrándose en las etapas de licuefacción y sacarificación. Se caracterizó el material amiláceo, se evaluaron dos métodos de desactivación enzimática mediante temperatura, pH y efectos inhibitorios por producto (glucosa) a condiciones estándar de hidrólisis obtenidas de experimentos previos. Se determinó la actividad enzimática de las enzimas comerciales _-amilasa producida por Bacillus licheniformis y amiloglucosidasa comercial producida por spergillus niger. Luego, se realizó la hidrólisis enzimática a 3L. La etapa de gelatinización del almidón se realizó térmicamente usando rampas de calentamiento a temperaturas entre los 90_C y 95_C durante 15min. La etapa de licuefacción se realizó a una temperatura de 60_C y pH 5;8 en buffer de ácido fumárico por un periodo de 2;0h usando la enzima _-amilasa con una relación enzima-sustrato de 0;036 %p/p. La etapa de sacarificación se realizó a una temperatura de 60_C y un pH de 4;3 en buffer de _acido fumárico durante un periodo de 6;5h, usando la enzima amiloglucosidasa con una relación enzima-sustrato de 0;18 %p/p. Finalmente se aplicó la metodología de escalado basada en el modelado del proceso, tomando como variables de estado la concentración de glucosa, concentración de malto pentosa, la temperatura del sistema, y como variables de diseño el volumen del reactor, la concentración inicial de enzima y concentración inicial de sustrato. En ambas etapas la dinámica dominante fue la concentración de glucosa, seguida de la concentración de malto pentosa y luego temperatura del sistema, lo que llevó al cambio de las variables de diseño desde la baja escala hasta la alta escala, concentración inicial de sustrato desde 161g/L hasta 180g/L, concentración inicial de enzima en licuefacción desde 0;05mL/L hasta 15;10mL/L y una concentración inicial de enzima en sacarificación desde 0;26mL/L hasta 0;76mL/L. Esto permitió mantener la jerarquía de las dinámicas en la etapa de sacarificación, pero no en la etapa de licuefacción, concluyendo para la etapa de licuefacción, proponer otros valores para las variables de diseño o un nuevo conjunto de estas.

• Autores: Acosta Pavas, Juan Camilo
• Fecha de publicación: 2019
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/76495
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76495; http://bdigital.unal.edu.co/72933/
• Palabra clave: Materiales amiláceos; Hidrólisis enzimática; Escalado de proceso; Índice de estado impactable; Amylaceous materials; Enzymatic hydrolysis
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional