VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences
SIIQ
XIII Conference "Chemical Engineering: Development, potentials and challenges"
Abstract
The decisive step in the production process of glucose and fructose-rich syrup is the hydrolysis of sucrose. The objective of the work is to evaluate the obtaining of glucose and fructose-rich syrup using immobilized invertase enzyme. The β-fructosidase biocatalyst from Thermotoga maritima (BfrA) expressed in Pichia pastoris and immobilized on calcium alginate (PpABfrA) was selected, given its high thermostability and thermoactivity. The substitution of the acid hydrolysis stage by the enzymatic one was taken into account, with the technologies associated with the insertion of the latter in the production process. According to the experimental studies with this biocatalyst, the technological selection, industrial scale design, material and energy balances and determination of comparative economic indicators were developed. The industrial operational demands of this stage required the technological design of three bioreactors, a dissolving tank, two heat exchangers and a double evaporation effect. Under conditions of maximum utilization of the installed capacity, with continuous operation, the production value exceeds that of acid hydrolysis by 1.51 times. According to existing projections, an annual production of 1 432.5 t of glucose was proposed as the minimum allowable capacity for the process, with a recovery time of less than 5 years. The preliminary economic evaluation of the industrial implementation of the enzymatic process demonstrates its technical and economic superiority.
Resumen
La etapa decisiva en el proceso de producción de glucosa y sirope rico en fructosa es la hidrólisis de la sacarosa. El objetivo del trabajo es evaluar la obtención de glucosa y sirope rico en fructosa empleando enzima invertasa inmovilizada. Se seleccionó el biocatalizador de β-fructosidasa de Thermotoga maritima (BfrA) expresada en Pichia pastoris e inmovilizada en alginato de calcio (PpABfrA), dada su elevada termoestabilidad y termoactividad. Se tuvo en cuenta la sustitución de la etapa de hidrólisis ácida por la enzimática, con las tecnologías asociadas a la inserción de esta última en el proceso productivo. Según los estudios experimentales con este biocatalizador se desarrolló la selección tecnológica, diseño a escala industrial, balances de materiales y energía y determinación de los indicadores económicos comparativos. Las demandas operacionales industriales de esta etapa requirieron la concepción tecnológica de tres biorreactores, un tanque disolutor, dos intercambiadores de calor y un doble efecto de evaporación. En condiciones de máximo aprovechamiento de la capacidad instalada, con régimen de operación continuo, el valor de la producción supera en 1,51 veces al de la hidrólisis ácida. De acuerdo a las proyecciones existentes, se propuso una producción anual de 1 432,5 t de glucosa como mínima capacidad permisible para el proceso, con un tiempo de recuperación inferior a 5 años. La valoración económica preliminar de la implementación industrial del proceso enzimático demuestra la superioridad técnica y económica del mismo.
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Ing Amanda Acosta Solares
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