Modelado y simulación de un reactor de lecho empacado con enzimas no comerciales para producción de lípidos estructurados

PALLA, CAMILA; CARRIN, MARIA ELENA

Córdoba

Congreso; IV Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; 2012

Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Pcia. De Córdoba-UNC

Los reactores de lecho empacado han sido empleados en una amplia variedad de reacciones enzimáticas para modificación de grasas y aceites, ya sea en escala laboratorio, piloto o industrial. Su uso preferencial respecto a los reactores batch está asociado a su alta productividad y por un mejor control del proceso. En base a esto, un reactor empacado con lipasas de Rhizomucor miehei inmovilizadas sobre microesferas de quitosano, fue empleado para llevar a cabo la reacción de acidólisis entre aceite de girasol (SO) y una mezcla de ácidos grasos saturados palmítico y esteárico (PSFA) con el fin de producir grasas semisólidas. En un estudio anterior la reacción de interés se realizó en condiciones de relación sustrato-solvente y temperatura prestablecidas como óptimas, a diferentes caudales, determinando en cada caso la incorporación de PSFA a la estructura de los glicéridos. El objetivo del presente trabajo fue emplear esta información experimental, en el modelado y la simulación del sistema reacción-reactor a fin de poder representar y predecir el comportamiento del mismo. La simulación consistió en predecir la composición del producto de reacción para cada punto del lecho, cuando no existe resistencia externa a la transferencia de materia y por ende la velocidad de reacción es la dada por el modelo cinético. Por otro lado, el modelado consistió en describir los puntos experimentales del sistema, incorporando el efecto de la resistencia externa a la transferencia de materia. En este caso se resolvieron en forma conjunta el balance de masa, la ecuación que describe este fenómeno de resistencia y la expresión de velocidad de reacción dada por el modelo cinético correspondiente. En la resolución matemática, el coeficiente de transferencia de masa se utilizó como parámetro de ajuste. Cabe mencionar que se emplearon dos modelos cinéticos de diferente complejidad, obtenidos previamente del estudio de la actividad de las lipasas inmovilizadas en sistemas batch. Tanto el modelado como la simulación fueron resueltos empleando el software Maple 15 (Waterloo Maple Inc., Canadá). Los resultados mostraron que la simulación de la operación del reactor solo logró representar adecuadamente el comportamiento en los caudales más altos, mientras que el modelado del sistema logró llevarse a cabo de manera muy precisa para todos los caudales empleados, esto gracias a emplear un coeficiente de transferencia de masa aparente como parámetro de ajuste. Este coeficiente se considera aparente porque no solo contempló el efecto de la resistencia de transferencia de materia sino también el de la eficiencia de contacto biocatalizador-sustratos. De esta forma, el modelado matemático en conjunto con los otros parámetros asociados, podrían ser usados en el desarrollo de procesos a mayor escala para producir lípidos estructurados mediante una tecnología ¨verde¨ que se vale de la capacidad de componentes biológicos para la transformación del aceite de girasol hacia productos grasos semisólidos.