Executive Secretary

Simposio Internacional de Industria

Escalado y evaluación de la inversión enzimática en condiciones experimentales óptimas para la producción de glucosa

Resumen

Debido a la necesidad del inceremento de la calidad y la eficiencia energética, técnico-económica y ambiental de una instalación industrial productora de glucosa, se evaluó la alternativa de producción por vía enzimática a partir del escalado de las variables experimentales óptimas, reportadas para la reacción de hidrólisis con el biocatalizador PpABfrA, y la consideración de los requerimientos de auxiliares asociados a la adaptación de esta tecnología.
Este biocatalizador se seleccionó dada su elevada termoactividad y termoestabilidad, además de las buenas propiedades para su reúso. El ajuste de los resultados experimentales a un Diseño Compuesto Central arrojó un 85,6 % de hidrólisis óptimo alcanzado en 12 h y una concentración inicial de sacarosa de 1,75 M, condiciones que se consideraron para el desarrollo tecnológico. Del análisis de los criterios de escalado aplicados a la propuesta de reactor piloto, mantener el cizallamiento del biocatalizador constante, resultó ser la alternativa operacional más acertada. A nivel industrial se escalaron las condiciones pilotos a un volumen efectivo de 7,96 m3 y se determinó un área de transferencia de calor requerida de 16 m2 por donde circula el medio de intercambio que garantiza las condiciones isotérmicas en el biorreactor. En condiciones de máximo aprovechamiento de la capacidad instalada se estima una producción anual de 2865 t de glucosa, 4386 t de sirope rico en fructosa y 54 t de biocatalizador inactivo como alimento animal, con un aumento de 1,51 veces el valor de la producción de la hidrólisis enzimática
respecto a la ácida.

Palabras claves:
Biocatalizador, escalado, glucosa, hidrólisis enzimática, óptimo, termoestabilidad

Abstract

Due to the need to improve the quality and the energetic, technical-economic and environmental
efficiency of an industrial glucose production facility, the alternative of enzymatic production
was evaluated based on the scaling of the optimal experimental variables reported for the
hydrolysis reaction with the biocatalyst PpABfrA, and the consideration of the auxiliary
requirements associated with the adaptation of this technology. This biocatalyst was selected
because of its high thermoactivity and thermostability, in addition to its good reuse properties.
The adjustment of the experimental results to a Central Composite Design yielded 85,6 % of
optimal hydrolysis achieved in 12 h and an initial sucrose concentration of 1,75 M, conditions
that were considered for the technological development. From the analysis of the scaling criteria
applied to the proposed pilot rector, keeping the biocatalyst shear constant proved to be the most
successful operational alternative. At the industrial level, the pilot conditions were scaled up to
an effective volume of 7,96 m3 and a required heat transfer area of 16 m2 was determined,
through which the exchange medium circulates to guarantee isothermal conditions in the
bioreactor. Under conditions of maximum utilization of the installed capacity, an annual
production of 2865 t of glucose, 4386 t of fructose-rich syrup and 54 t of inactive biocatalyst as
animal feed is estimated, with an increase of 1,51 times the production value of the enzymatic
hydrolysis with respect to the acid hydrolysis.

Keywords:
Biocatalyst, scale-up, glucose, enzymatic hydrolysis, optimum, thermostability.