| dc.description.abstract | RESUMEN:
En procesos fermentativos involucrando el cultivo de microorganismos aerobios y facultativos, el oxígeno es un elemento esencial para brindarle energía a la célula, por lo tanto, un elemento clave en la síntesis de biomasa y producto. Un método conveniente para evaluar la transferencia de oxígeno, es medir el coeficiente volumétrico de transferencia de masa KLa 1.
La característica general en el proceso de transferencia de masa en un sistema fermentativo es que el oxígeno pasa de una fase a otra en la cual se encuentra el microorganismo y esto puede dar origen a diferentes etapas y variables únicas como lo son:
Transferencia del oxígeno desde la fase gaseosa hacia la interfase gas-líquido
Difusión del oxígeno a través de la interfase gas-líquido
Transporte del oxígeno a través de la fase liquida hasta la cercanía del microorganismo
Difusión del oxígeno en la interfase de la célula
Difusión intracelular
Reacción bioquímica intracelular
Todas estas etapas ocurren en serie, por ejemplo, en microorganismos unicelulares la etapa limitante la constituye la difusión del oxígeno en la interfase gas-líquido, de modo que la velocidad neta de transferencia de masa se expresa en términos de un coeficiente de transferencia referido a la fase líquida, el área de la interfase y un gradiente de concentraciones de oxígeno entre la interfase y la fase liquida. Sin embargo en fermentaciones donde se forman agregados celulares, la difusión del oxígeno a través de los agregados se constituye como el paso limitante. Es decir, el producto del coeficiente de transferencia de oxígeno y el área de la interfase gas-liquido representan un índice de la capacidad de aireación de un biorreactor. El valor de este parámetro depende del diseño del biorreactor, del grado de agitación (o potencia VVM), de la viscosidad del medio,
1 Badino, Almeida et al. 2004
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de la presencia de antiespumantes, entre otros. En consecuencia el diseño y las condiciones de operación del biorreactor deben ser tal que satisfacen los requerimientos de oxigeno por el microorganismo
En ese sentido, el método de agitación para determinar el Kla está basado en el análisis de la respuesta de un electrodo para medir oxígeno en un biorreactor, durante un incremento o decremento de la velocidad de agitación, sin hacer un cambio ni en el flujo de aireación, ni en la composición del gas2
Suponiendo que un cultivo crece a cierta velocidad N1, correspondiéndole un coeficiente de transferencia de oxígeno (KLa 1) y una concentración de oxígeno en el líquido C1. Cuando la agitación cambia repentinamente a N2, podemos asumir que un nuevo KLa (KLa 2) se establecerá instantáneamente. Un estado transitorio se producirá y la concentración de oxígeno en el líquido variará hasta llegar a un nuevo estado estacionario. Suponiendo que la tasa de consumo de oxígeno no varía con respecto a la velocidad de agitación, el cambio de los valores de C y de KLa en el estado transitorio se complementan entre sí. | |
