Transferencia de masa y calor en la fermentación: Cálculos prácticos para la escala-up
Los procesos de fermentación requieren una gestión eficaz de la transferencia de masa y calor para garantizar una actividad microbiana óptima y rendimiento de productos. La ampliación de estos procesos de laboratorio a escala industrial implica cálculos precisos para mantener la eficiencia y la seguridad. Este artículo proporciona orientación práctica sobre la realización de estos cálculos para una ampliación exitosa.
Transferencia de masa en Fermentación
La transferencia masiva implica el movimiento de nutrientes, gases y productos de desecho dentro del sistema de fermentación. El cálculo adecuado asegura que los microorganismos reciban nutrientes y oxígeno adecuados mientras se eliminan las sustancias inhibitorias.
Tasa de transferencia de oxígeno (OTR)
La tasa de transferencia de oxígeno es fundamental para las fermentaciones aeróbicas. Se puede estimar utilizando el coeficiente de transferencia de oxígeno volumétrico (kLa) y la diferencia de concentración de oxígeno disuelta:
OTR = kLa × (C* - C)
Donde:
- C*] es la concentración de saturación del oxígeno.
- C] es la concentración de oxígeno disuelto real.
Transferencia de calor en la fermentación
La gestión del calor es esencial para prevenir las fluctuaciones de temperatura que pueden afectar la actividad microbiana. Las cálculos se centran en la capacidad de eliminación de calor del sistema y el calor generado durante la fermentación.
Calculando la eliminación de calor
La tasa de eliminación de calor (Q) se puede estimar por:
Q = m × Cp × ΔT
Donde:
- m] es la masa de líquido de refrigeración.
- Cp es la capacidad de calor específica.
- ΔT es la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida.
Los ajustes a estos cálculos son necesarios sobre la base de la escala de fermentación y el diseño del sistema para asegurar una eliminación efectiva del calor y la estabilidad del proceso.