Acido Lactico

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO

FACULTAD DE QUÍMICA
POSGRADO DE ALIMENTOS DEL CENTRO DE
LA REPUBLICA
―Evaluación del proceso de obtención y separación de ácido
láctico a partir de la fermentación de suero lácteo mediante
tecnología de membrana"

TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

Maestro en Ciencia y Tecnología de Alimentos
PRESENTA

I.A. Adriana Arellano Arriaga

DIRIGIDA POR

Dra. SilviaLorena Amaya Llano

SANTIAGO DE QUERÉTARO, QUERÉTARO, 2013.

RESUMEN

El ácido láctico es un compuesto muy versátil y de amplias aplicaciones,
actualmente es producido mayormente por fermentaciones de sustratos baratos
(ej., suero lácteo) mediante el uso de bacterias ácido lácticas (ej., Lactobacillus
casei) para así obtener isómeros específicos. Sin embargo, presenta baja
productividad ycostos de operación elevados, debido a los tratamientos
necesarios para su recuperación y purificación. La tecnología de membranas de
nanofiltración es una alternativa novedosa y ventajosa para separar, concentrar y
purificar el ácido láctico, presentando bajos costos de operación. Por otro lado, el
modelaje matemático de bioprocesos, es una herramienta útil que permite
estudiar, predecir y optimizardichos sistemas. El objetivo de este trabajo fue
evaluar el proceso de separación de ácido láctico mediante tecnología de
membrana, así como caracterizar el proceso de obtención del mismo a partir de la
fermentación de suero lácteo por Lactobacillus casei (ATCC334) y proponer un
modelo matemático que se ajuste adecuadamente al sistema. Se evaluó, a nivel
matraz, la suplementación del suero adiferentes concentraciones de sulfato de
magnesio y de manganeso; encontrando que la adición de 0.03 g/L de MnSO4
tiene un efecto benéfico en la producción de ácido láctico, obteniendo una
concentración de 25 g/L de ácido y 85% de consumo de sustrato, mientras que la
adición de MgSO4 no mostró diferencias significativas. Se observó que, la
producción de ácido láctico tiene tres etapascaracterísticas: 1) fase lag extendida
2) fase de alta producción de ácido láctico y consumo de sustrato a un tiempo tc y
3) fase de inhibición de sustrato. Se aplicó un modelo matemático propuesto por
Altiok en 2004 a los datos experimentales; sin embrago no logró un buen ajuste,
por lo que fue necesario estudiar otros modelos basados en la ecuación logística
para la formación de biomasa, los cuales tuvieron unbuen ajuste a la formación de
biomasa y consumo de sustrato pero no para la formación de producto, por lo que
será necesario valorar posibles factores que estén afectando el sistema. Se
probaron dos membranas de nanofiltración para la separación de ácido láctico
(TFC-SR2 y TFC-SR3) y su funcionamiento fue evaluado mediante la
recuperación de ácido láctico, la retención de lactosa y el flujo depermeado. La
membrana TFC-SR2 mostró los mejores resultados en la separación de ácido
láctico a una presión de 300 psig (2.068 MPa) a pH de 2.5 y 3.5, recuperando 95%
del ácido láctico y reteniendo el 98% de la lactosa a los 20 minutos de
nanofiltración. En general los resultados muestran que el suero lácteo es un
sustrato adecuado para la producción de ácido láctico, y constituye una alternativapara disminuir contaminación generada al ser drenado. Además que la tecnología
de nanofiltración puede ser usada para concentrar y/o purificar el ácido láctico.
(Palabras clave: ácido láctico, bacterias ácido lácticas, suero lácteo, tecnología de
membrana, nanofiltración, modelaje matemático).

iii

SUMMARY

Lactic acid is a very versatile compound and is used for many applications, actually
ispredominantly produced by fermentation of cheap substrate (eg. whey) by using
lactic acid bacteria (eg. Lactobacillus casei) in order to obtain specific isomers.
However it has low productivity and high operating costs due to the necessary
treatments for recovery and purification. The nanofiltration membrane technology is
a novel and advantageous alternative for the lactic acid separation,...