Selección de equipos para la extracción y purificación de ácido láctico en el laboratorio de operaciones unitarias utilizando el hongo Rhizopus oryzae.

Abstract

Se seleccionaron los equipos necesarios para la extracción y purificación de ácido láctico proveniente de una biofermentación de melaza con el hongo Rhizopus Oryzae. El caldo fermentado y el ácido láctico fueron caracterizados mediante sus propiedades fisicoquímicas. Para el caldo fermentado su densidad fue de 1.062 ± 0.02139 g/mL, viscosidad de 0.0021 ± 0.0000032 N*s/m², pH de 5.03 ± 0.01, humedad de 97.92 ± 0.01 % y su concentración de ácido láctico fue de 1.69 ± 0.0732 % (p/p). Para el ácido láctico se obtuvo una densidad de 1.148 ± 0.02296 g/mL, viscosidad de 0.0357 ± 0.000499 N*s/m², pH de 3.9 ± 0.01 y pureza del 90%. La separación sólido líquido se dimensionó bajo en fundamento teórico del análisis sigma y de la ley de D’arcy para separar la biomasa del caldo fermentado. Los equilibrios líquido-líquido para el proceso de extracción se realizaron a escala laboratorio evaluando dos disolventes: acetato de etilo y 1-octanol. Se realizaron los diagramas triangulares ternarios para describir el comportamiento del equilibrio y comparar ambos disolventes. Los datos experimentales obtenidos se regresaron en el software Aspen Plus y se determinó que estos datos se ajustan al modelo NRLT mediante el criterio estadístico de la RMSE y MAD. A partir del análisis de las propiedades del disolvente y del equilibrio se determinó que el solvente a utilizar será acetato de etilo debido a su fácil recuperabilidad. Se requiere de una relación de alimentación/disolvente de 1:6 y de tres etapas teóricas para la extracción del 90% del ácido láctico. Los equilibrios líquido vapor binarios para el proceso de purificación y las curvas residuales para el equilibrio líquido vapor ternario se obtuvieron mediante el programa Aspen Plus. Se determinó que la operación está limitada al comportamiento del azeótropo binario del sistema acetato de etilo – agua y que se tiene una amplia diferencia de volatilidad entre los componentes. El equipo seleccionado para la separación sólido líquido fue una centrífuga de canasta, para la extracción líquido-líquido fueron tres extractores centrífugos que operan a contracorriente y para la purificación fue un rehervidor de destilación simple con condensador. (A)