DOCTORADO ORIENTACION TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS

  "Fermentación alcoholica con Zymomonas sp. Estudio de modelos matemáticos y su verificación mediante ensayos de fermentación."

Ing. Agroindustrial Oscar Alfredo Garro

 Director: Ing. Danley Arturo S. Callieri
Comisión de supervisión: Dr. Oscar E. Molina e Ing. Roberto B. Palacios Unda

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN
Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia

 1993

© Para obtener la versión completa del manuscrito, dirigirse al autor.
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RESUMEN

La producción de bebidas alcohólica es conocida desde tiempos muy remotos, pero recien en el siglo XVII se pudo demostrar que los responsables de la fermentación son microorganismos principalmente las levaduras. En 1912 se aislo por primera vez una bacteria productora de etanol, que fue catalogada posteriormente como Zymomonas mobilis.

Inicialmente se postulaba que el mecanismo de utilización de glucosa y fructosa en Zymomonas, era igual al de las levaduras. Sin embargo en realidad Zymomonas no utiliza la via glicolítica, sino la de Entner-Doudoroff y de acuerdo al balance energético de esta via sólo se produce un mol de ATP por mol de glucosa utilizado.

Debido a las diferencias fundamentales desde los puntos de vista fisiológico, nutricional, genético y morfológico que existe entre estos dos microorganismos, resulta de interés contar con un modelo matemático aplicable al proceso de fermentación que se lleve a cabo por especies del género Zymomonas.

Se realizaron ensayos de fermentacion en cultivos en lotes y en continuo para determinar las constantes cinéticas del microorganismo en diferentes condiciones, se utilizó un modelo no estructurado que tiene en cuenta la inhibicion por sustrato y por producto.Resultó posible modelar el proceso de fermentación de glucosa a etanol en condiciones de laboratorio. El modelo predice con un alto grado de exactitud el progreso de la fermentación. También se validó en escala piloto, utilizando reactores de 100 y 500 litros. Se verificó el comportamiento del modelo con distintos sistemas de fermentacion: en lote, cultivo semicontinuo y cultivo continuo.

 Se desarrolló un esquema de cálculo para la resolución numérica del sistema de ecuaciones diferenciales que resulta del balance de masa del sistema de fermentación combinado con el modelo de crecimiento y fermentación del microorganismo.