Escalado de procesos fermentativos aerobios en biorreactores tipo tanque agitado : Escalado de la fermentación para la obtención de vinagre de naranja agria (Citrus aurantium L.) con acetobacter sp.

La producción de naranja en el Ecuador no cubre las necesidades económicas de los agricultores quienes se ven afectados por la sobreproducción, los desperdicios generadosdurante su cadena de comercialización, y los bajos precios de venta; situación que refleja la necesidad de otorgar valor agregado a esta fruta. En el presente trabajo se desarrollan dos protocolos de escalado para la producción de vinagre de naranja agria (Citrus aurantium L.) empleando Acetobacter sp. en biorreactores modelo escala laboratorio y piloto con volúmenes de 15 y 110 L, dimensionados mediante criterios de similitud geométrica, manteniendo constantes el coeficiente de transferencia de oxígeno (KLa) y la concentración de oxígeno disuelto (OD). Dichos criterios fueron estimados mediante ecuaciones teóricas y empíricas en base a las condiciones de operación del biorreactor STR prototipo establecidas mediante revisión bibliográfica en 400 rpm, 25 °C y 0.3 VVM. La escala prototipo presenta un volumen de operación de 1.37 L y un sistema de doble agitación tipo Rushton. Se determina para la escala prototipo un KLa de 31.5 h-1 , que para permanecer constante requiere que la escala laboratorio y piloto operen a 506 y 164 rpm respectivamente. De igual forma, mantener una OD de 2.33 ppm en la escala prototipo constante implica que la escala laboratorio y piloto trabajen a 563 y 156 rpm respectivamente. En todos los casos se contempla una tasa de aireación de 0.1 VVM. Estas condiciones de operación se encuentran en los rangos aceptables que aseguran un adecuado desarrollo bacteriano mediante el incremento del consumo de potencia y velocidad de punta compensando la disminución del número de bombeo.

In Ecuador, orange production does not meet the economic requirements of farmers who are affected by overproduction, waste generated during the marketing chain, and low sales prices; therefore, there is a need to add value to this fruit. In the present study, two scale-up protocols are accomplished to produce bitter orange (Citrus aurantium L.) vinegar using Acetobacter sp. in laboratory and pilot model scales with 15 and 110 L volume sized by means of geometric similarity criteria, and also keeping constant the oxygen transfer coefficient (KLa) and the dissolved oxygen concentration (DO). These parameters were estimated by theoretical and empirical equations based on operating conditions of 400 rpm, 25 °C, and 0. 3 VVM, determined through literature review, in a prototype STR bioreactor with an operating volume of 1.37 L and a Rushton-type double stirring system. A value of 31.5 h-1 was determined for KLa in the prototype scale, which to remain constant requires the laboratory and pilot scale to operate at 506 and 164 rpm respectively. Similarly, to hold an OD of 2.33 ppm, the laboratory and pilot scales must operate at 563 and 156 rpm respectively. In all cases, an aeration rate of 0.1 VVM is contemplated. The operating conditions found satisfy acceptable ranges that ensure adequate bacterial growth by increasing power consumption and tip speed to compensate a significant reduction of the pumping number.

Paéz Lara, María Augusta, director.