Propuesta de un Modelo Cinético para la producción de Polihidroxialcanoatos a partir de melaza utilizando Bacillus cereus

Abstract

La fermentación de PHA con Bacillus cereus es una reacción en la que intervienen una cantidad considerable de variables. Para determinar un modelo cinético que logre predecir el comportamiento de la fermentación, se utilizaron los datos de experimentaciones donde se cuantificaron microorganismos, azúcares totales y producto a lo largo de las mismas. Además, se midieron las condiciones que variaban con el tiempo (pH y relación C:N), todo esto se realizó, utilizando azúcares invertidas de melaza como sustrato en un reactor New Brunswick 3364M. Con dichas experimentaciones, se determinó que para las condiciones de relación C:N inicial de 16±0.62 (g/g) y pH promedio de 6.54±0.44, se obtuvieron rendimientos máximos experimentales de microorganismos con respecto a sustrato (Yx/s) de 60.53± 1.35% (g/g) y de producto con respecto a sustrato de 52.27 ± 1.11 % (g/g). En estas pruebas se utilizó el control automático de pH del equipo, trabajando con una solución de hidróxido de sodio 1 M. Con los resultados de dichas experimentaciones, se probaron diferentes modelos, obteniendo los mejores ajustes con un modelo de Contois modificado y una ecuación derivada del modelo de Luedeking-Piret para el producto. Dicho modelo introdujo una forma innovadora derivada del coeficiente global de transferencia de masa para predecir el comportamiento de sustratos, debido a la influencia que se infiere proviene de dichos fenómenos. El modelo se ajustó a los datos experimentales utilizando el software Berkeley Madonna®, obteniendo la constante global de transferencia de masa (k,), constante de mantenimiento de producto (B) y la velocidad máxima específica de crecimiento celular (µmax), con valores de 0.290 h-1, 3.25 h-1 y 0.0316h- 1 respectivamente.