Cinética de reacción para la síntesis fermentativa de ácido láctico usando melaza de caña de azúcar mediante la utilización de Lactobacillus leichmannii.

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo general modelar la cinética de fermentación para la síntesis de ácido láctico a partir de melaza de caña de azúcar utilizando Lactobacillus leichmannii ATCC 7830. Se inició con la determinación de las condiciones de la fuente de carbono a utilizar, en específico, se seleccionó entre la utilización de melaza con y sin sacarosa hidrolizada en virtud del rendimiento de formación de ácido láctico en la fermentación. Con un valor de rendimiento de producción de ácido láctico frente al consumo de sustrato de 0.26 para la prueba sin hidrolización previa, se realizó una fermentación a escala laboratorio en un reactor intermitente de 16L con caldo fermentativo de melaza sin azúcares invertidas, 0.002 g* mL-1 de microorganismos iniciales y 0.2 g* mL-1 de azúcares fermentables (sacarosa, glucosa y fructosa) por un periodo de 190h. Al final de la fermentación se obtuvo una producción total de ácido láctico de 218.40g, equivalente a 7.145E-5 g*mL-1*h- 1, concentración de biomasa final de 1.8755E-2 g* mL-1 y consumo de sacarosa del 93%. En términos generales, se puede expresar que, a partir de 3.5L de melaza inicial (azúcares totales de 46.8% m/v, con sacarosa constituyendo 35.56% m/v) se obtienen luego de 190.75 horas de fermentación, 216.20g de ácido láctico como producto principal deseado y 302.40g de ácido cítrico como parte de los subproductos de mayor presencia. Las muestras tomadas durante el periodo de fermentación fueron utilizadas para modelar la cinética microbiana respectiva de la fermentación. Se plantearon ecuaciones cinéticas, basado en el modelo de Armane y Prigent de 1994 por su forma de curva sigmoidea. La validación del modelo se hizo con el cálculo del error cuadrático medio (RMSE) para cada curva generada, en donde se obtuvo para el consumo de sacarosa un valor de 7.8694E-3, para la formación de ácido láctico 4.7277E-4 y para el crecimiento de microorganismos de 1.1442E-3. (A)