Tarea

INGENIERÍA QUÍMICA

Simulación de Procesos

Modelación matemática y simulación de procesos fermentativos
Presentación de nueva herramienta de software
M. Ribas, R. Hurtado, N. Garrido, M. Díaz de los Ríos, F. Doménech, R. Sabadí, T. García y D. Rodríguez
ICIDCA (Cuba)

E
Con el desarrollo de los métodos matemáticos y el auxilio de la computación, la modelación matemática de procesosfermentativos adquiere gran importancia, ya que a través de ella se puede obtener información del comportamiento del proceso sin necesidad de realizar experimentos cinéticos, que podrían ser muy costosos y sujetos a errores experimentales difíciles de estimar. En el artículo se exponen algunos resultados de un caso de estudio y se presenta una herramienta de software que permite resolver los modelosmencionados.

ntre los procesos asociados al aprovechamiento de los subproductos de la caña de azúcar, los correspondientes a la industria fermentativa desempeñan un papel relevante. La tecnología más tradicional de todas es posiblemente la producción de alcohol por vía de la fermentación anaeróbica de las mieles de caña. Este proceso, utilizado inicialmente en la producción de bebidasalcohólicas, alcanzó un alto grado de generalización durante la segunda guerra mundial con el fin de contar con una fuente alternativa de combustible. En la actualidad, aún se sigue produciendo alcohol a partir de mieles o de jugos azucarados con el fin de obtener alcoholes de diferentes grados de pureza, cuyos usos van desde la industria farmacéutica y de cosméticos hasta el alcohol combustible paravehículos de motor. Por otra parte, las mieles y los jugos procedentes de la producción azucarera tienen diversos destinos en la industria fermentativa: la producción de biomasa (como fuente proteica) para la alimentación humana y animal, y la producción de enzimas y de otros productos biológicos de alto valor agregado. 1. Modelación y simulación En la actualidad, con la introducción de la computación,la resolución de modelos matemáticos para la simulación de estos procesos adquiere gran importancia, ya

que a través de sus resultados se puede obtener información del proceso en cualquier instante de tiempo sin necesidad de realizar experimentos cinéticos que podrían ser muy costosos y estar sujetos a grandes errores experimentales. Teniendo en cuenta lo anterior, en este artículo se detallanalgunos modelos matemáticos para la simulación de una fermentación a partir de diferentes sustratos azucarados, que pueden ser obtenidos del proceso de producción azucarera. Estos modelos incluyen los diferentes modos de operación de la fermentación: discontinua (batch); discontinua con alimentación (feed-batch) y continua con tanques conectados en serie con o sin recirculación de levadura. Tambiénse da la opción de seleccionar la ecuación cinética de crecimiento celular entre un conjunto de modelos de crecimiento. Se puede escoger la cinética de formación de producto y se plantea el balance de energía en la fermentación. El grado de generalidad de los modelos es alto, brindando posibilidades de ser adaptados a diferentes microorganismos, productos y sustratos, con coeficientes quepermiten reflejar algunos tipos de condiciones extremas tales como inhibición por metabolitos, por sustrato, por baja viabilidad o muerte de microorganismos, etc. En el trabajo también se presenta la herramienta de software Fermenta 3.0, desarrollada en ambiente Windows, que cuenta con una interfase amigable para el usuario y poderosos algoritmos de cálculo para

julio/agosto 06

 Ingeniería Química118

Simulación de Procesos

resolver los modelos mencionados anteriormente. 2. Desarrollo del trabajo La conversión de azúcar en etanol es una reacción biológica anaeróbica catalizada por células de levadura. Muchas levaduras usadas comercialmente son quimoheterótrofas, sus necesidades de carbón y energía son satisfechas por monosacáridos (azúcares simples) como glucosa. Disacáridos...