Escalado de la producción industrial de levadura de panificación usando dos reactores modelo y un bioreactor prototipo

Abstract

En este trabajo se desarrolló una investigación detallada para el proceso de escalado de la producción de levadura de panificación desde un reactor modelo de 2 litros hacia escalas superiores de 14 y 150 litros. Inicialmente, se debieron diseñar y construir los reactores modelo, con el objetivo de que tanto el sistema del agitación, aspersión de aire y sistema de enfriamiento permitan que se guarde similitud geométrica y dinámica con el prototipo. Se realizaron ensayos de fermentación tanto en los modelos como en el prototipo a diferentes combinaciones de velocidades de agitación y tasas de aireación, con la finalidad de analizar la influencia de la potencia por unidad de volumen y la velocidad superficial de aire en el kLa y por consiguiente desarrollar el modelo matemático de escalado. Los modelos de escalado correspondientes a las escalas de 2 y 14 litros cumplen con la correlación de Cooper, no así en el prototipo donde se modificó la correlación adicionándose una constante de 7076, 71 W/m3. Se determinó que con un kLa de 1, 235 × 10−2 s−1 se produce la mayor productividad, luego de evaluar la región efectiva de escalado en la escala base de 2 litros. Luego de aplicar el protocolo de escalado y mediante ensayos de fermentación se verificó que al trabajar a 680 r/min y 3, 5 L/min en el modelo de 2 litros; 440 r/min y 9, 5 L/min en el modelo de 14 litros; y 200 r/min y 27, 2 L/min en el prototipo es factible llevar a cabo un proceso de escalado exitoso manteniendo el valor del coeficiente de transferencia de oxígeno constante y logrando la máxima productividad en todas las escalas.