Transferencia interfacial de oxígeno en una columna de burbujeo utilizando un medio de cultivo sintético

Abstract

"Muchos de los metabolitos utilizados en la industria alimentaria y farmacéutica son producidos por microorganismos aerobios. Uno de los factores principales para la producción óptima de estos metabolitos es la velocidad de absorción de oxígeno. Esta depende de la velocidad de suministro de aire, la configuración del equipo y de la composición del medio de cultivo empleado. Siendo esta última la menos estudiada. La presente tesis tiene como objetivos estudiar los efectos provocados en la transferencia de oxígeno y el área interfacial específica en un biorreactor de columna de burbujeo por la variación de la concentración de un medio de cultivo sintético. Se utilizó un medio de cultivo compuesto por una mezcla de MgSO4, (NH4)2SO4, K2HPO4, KH2PO4 y glucosa. Se consideró la fuerza iónica para caracterizar la concentración efectiva de las sales variándola de 0.08 M a 0.16M y en el caso de la glucosa de 5 g/l a 60 g/l. El sistema presento sedimentación de sales. Se evaluaron cinco velocidades superficiales de aire entre 0.4 y 2 cm/s, manteniendo en todos los casos un régimen burbujeante homogéneo. El coeficiente volumétrico de transferencia de masa (kLa) se obtuvo por el método dinámico de absorción de oxígeno. El área interfacial específica (a) se caracterizó a partir de la fracción retenida del gas y del diámetro promedio de Sauter de las burbujas. Este último se determinó mediante adquisición y análisis digital de imágenes. El empleo de sales inorgánicas y glucosa incrementó hasta en un 70% el valor del kLa con respecto al agua pura, siendo su valor máximo de 0.04439 s-1. Se determinó que la sedimentación de sales no tuvo efecto significativo sobre el kLa. De igual forma se encontraron indicios de una posible interacción glucosa-sales, la cual provocó un incremento en el kLa a concentraciones de glucosa inferiores a los 10 g/L. A concentraciones mayores se detectó un decremento del kLa. Éste comportamiento fue atribuido al hecho de que el área interfacial específica permanece constante al llegar a la concentración señalada, sin embargo las propiedades fisicoquímicas no. Estas varían de tal forma que dan indicios de una posible disminución del kL."