Diseño de un biorreactor para la obtención de 2,3-Butanodiol a partir de destrío de zanahoria mediante sacarificación y fermentación simultáneas

Abstract

En este trabajo se ha dimensionado un biorreactor continuo de tanque agitado, a escala pilotolaboratorio, para producir 2,3-butanodiol mediante sacarificación y fermentación simultánea, SSF, a partir de destrío de zanahoria utilizando Paenibacillus polymyxa. Se ha analizado el proceso SSF para determinar los parámetros de operación en cuanto a carga de enzimas (5 FPU/g), tipo de agitador y velocidad de agitación (turbina de disco, 50 rpm) y necesidades de aeración (0,2 vvm). A partir de los resultados experimentales, se ha dimensionado dicho biorreactor fabricado en acero inoxidable AC316, con un volumen útil de fermentación de 0,202 m3 (diámetro 0,635 m, altura 0,953 m). El sistema de agitación consiste en dos turbinas de disco con seis álabes cada una de ellas y un diámetro del impulsor de 0,212 m. El biorreactor se encuentra encamisado, siendo necesaria una superficie de intercambio de calor de 0,149 m2. Finalmente, se han evaluado sus emisiones de dióxido de carbono y se ha calculado su coste económico, que ascendería a 25342,79 euros.

In this work, a continuous stirred tank bioreactor, at pilot-laboratory scale, has been dimensioned to produce 2,3-butanediol by simultaneous saccharification and fermentation, SSF, from carrot detritus using Paenibacillus polymyxa. The SSF process was analyzed to determine the operating parameters in terms of enzyme loading (5 FPU/g), stirrer type and stirring speed (disc turbine, 50 rpm) and aeration requirement (0,2 vvm). Based on the experimental results, this bioreactor made of AC316 stainless steel, with a useful fermentation volume of 0,202 m3 (diameter 0,635 m, height 0,953 m), has been dimensioned. The agitation system consists of two disc turbines with six blades each and an impeller diameter of 0,212 m. The bioreactor is encapsulated in a stainless steel tank. The bioreactor is jacketed, requiring a heat exchange surface of 0,149 m2. Finally, its carbon dioxide emissions have been evaluated and its economic cost has been calculated, which would amount to 25342,79 euros.