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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA PESQUERA Y ALIMENTOS ESCUELA PROFESIONAL DE ALIMENTOS

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE UN BIORREACTOR – FERMENTADOR PARA LA ELABORACIÓN DE UN YOGUR PROBIÓTICO

 Aguilar Milla, Suelen  García Lopez, Adriana  Gomez Castañeda, Jhon  Laupa Velasquez, Rocio  Luque Caballero Jim  Martinez Ramirez, Mayra  Pinchi Sarmiento, Arturo  Salazar Barzola, Diego

CALLAO

2020

INDICE PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 2 PROBLEMA GENERAL ........................................................................................... 2 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................................... 2 YOGUR PROBIOTICO (BIFIDOBACTERIUM) .................................................. 3 COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS............................................................... 4 FLUJOGRAMA .......................................................................................................... 6 FLUJO TECNOLOGICO ....................................................................................... 6 FLUJO DE MAQUINAS......................................................................................... 6 FLUJO SEMI-INDUSTRIAL ................................................................................ 7 Bifidobacterium. ....................................................................................................... 8 MAQUINA BIORREACTOR .................................................................................. 11

INDICE DE GRAFICAS Grafico 1. CURVA MICROABIANA DE BIFIDOBACTERIUM INFANTIS .. 10 Grafico 2. CURVA MICROABIANA DE BIFIDOBACTERIUM LONGUM ... 11 Grafico 3. FLUIDOS QUE INGRESAN Y SALEN DEL MECANISMO .......... 17 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Características y Propiedades Físicas de la Maquina Biorreactor ..................................................................................................................................... 11 Tabla 2. Características y Propiedades Mecánicas de la Maquina Biorreactor ............................................................................................................... 12 Tabla 3. Características y Propiedades Termodinámicas de la Maquina Biorreactor ............................................................................................................... 12 Tabla 4. Características Y Propiedades Del Fluido eléctrico de la Maquina Biorreactor ............................................................................................................... 12 Tabla 5. Datos de Biorreactor - fermentador ................................................... 13

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El yogurt probiótico tiene una gran demanda en el mercado por su exquisito sabor, valor nutritivo y los múltiples beneficios a la salud de sus consumidores, poder determinar el tiempo de fermentación indicado es un factor muy esencial para la elaboración de este producto, ya que con el tiempo de fermentación adecuado podremos obtener un sabor exquisito, también obtener una textura adecuada, y valor nutritivo, además de conocer muy bien las variables como características físicas, mecánicas y térmicas; para diseñar un biorreactor – fermentador que satisface la demanda deseada.

PROBLEMA GENERAL ¿Cuáles serán las características adecuadas de un biorreactor - fermentador para la elaboración de Yogur probiótico teniendo como cultivo las cepas bifidobacteium?

OBJETIVO GENERAL Determinar las características físicas, mecánicas y termodinámicas de un biorreactor - fermentador para la elaboración de Yogur probiótico teniendo como cultivo las cepas bifidobacteium.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 



Determinar cuál será el mejor diseño de un biorreactor - fermentador para la elaboración de Yogur probiótico teniendo como cultivo las cepas bifidobacteium. Conocer la capacidad volumétrica y másica de un biorreactor - fermentador para la elaboración de Yogur probiótico teniendo como cultivo las cepas bifidobacteium.

YOGUR PROBIOTICO (BIFIDOBACTERIUM) Desde un punto de vista normativo, el yogur es un producto lácteo que se obtiene de la fermentación de microorganismos específicos en la leche Durante la fermentación, el azúcar de la leche (lactosa) se transforma primero en azúcares simples, concretamente en glucosa y galactosa, para después convertirse en ácido láctico. La formación de ácido láctico aporta cierta acidez (pH 4.5), que ayuda a cuajar las proteínas (caseínas) y asentar la leche, creando así la textura específica del yogur. Además, la fermentación láctica produce compuestos (dióxido de carbono, péptidos, aminoácidos) que confieren al yogur su sabor distintivo. Leche entera Azúcar Cultivo

16 lts 800 gr 1 gr de cultivo / cada litro de leche

ACCIÓN DE LOS FERMENTOS LÁCTICOS DURANTE LA ELABORACIÓN DEL YOGURT La obtención de las características propias del yogurt se debe primordialmente a la perfecta simbiosis entre las dos bacterias lácticas. Bifidobacterium longum y bifidobacterium infantis, simbiosis que se manifiesta tanto a nivel tecnológico como nutricional, como se comentara posteriormente. Desde el punto de vista tecnológico, los fermentos lácticos desarrollan un triple papel:  Acidificación del medio  Desarrollo de las propiedades organolépticas, fundamentalmente, aroma y sabor  Desarrollo de la textura adecuada

ACIDIFICACIÓN La acidificación es debida a la degradación de una parte de la lactosa de la leche que se transforma en ácido láctico, lo que implica una disminución del PH en el yogurt, inferior a 4.6. esta acidificación es de gran importancia desde el punto de vista tecnológico y de calidad del producto, ya que impide el desarrollo de gérmenes indeseables patógenos o agentes de la putrefacción.

DESARROLLO DE LAS CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS: AROMA Y SABOR La fermentación láctica desarrollada por S.thermophilus, bifidobacterium longum, L.bulgaricus y bifidobacterium infantis no produce, únicamente ácido láctico sino una serie de metabolitos secundarios que afectan positivamente al sabor y al aroma del producto. Entre ellos, debemos citar acetaldehídos, acetona, etanol, butanona, diacetilo, 2-pentanona y diversos ácidos orgánicos.

De la proporción en que se encuentren estos compuestos dependerá, en definitiva, la aceptación del producto acabado por parte del consumidor y estas proporciones vienen determinadas por la calidad de las cepas escogidas para la elaboración del yogurt.

DESARROLLO DE LA TEXTURA ADECUADA La obtención de la textura adecuada es quizás uno de los principales problemas tecnológicos que plantea la fabricación del yogurt. Esta característica sensorial también es función directa de las cepas utilizadas en la elaboración. Finalmente, y a modo de recapitulación, podríamos resumir las acciones que desarrollan conjuntamente las bacterias lácticas:

 Acción acidificante o acido láctica, implica una disminución progresiva del PH, impidiendo el desarrollo de bacterias de la putrefacción y patógenas, lo que condiciona favorablemente la conservación del producto y su calidad alimentaria.  Producen como metabolitos de la fermentación, compuestos que proporcionan al yogurt su aroma y sabor característicos.  Proporcionan la textura adecuada  Su acción sobre las proteínas provoca por un lado la coagulación de la caseína, mientras que por otro lado se produce una cierta proteólisis que incide en la mayor digestibilidad del producto.

COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS Para conocer la composición del yogurt, inevitablemente, nos tendremos que referir a la leche de partida. así, tanto el contenido lipídico de la leche utilizada, como la adición o enriquecimiento con leche desnatada o en polvo desnatada, que aumenta el contenido de proteína, lactosa, vitaminas y minerales durante la fabricación del producto, condicionan a la postre la composición del producto final. La composición inicial de la leche de partida, se ve modificada por la fermentación. Durante este proceso, los fermentos lácticos hidrolizan una parte de la lactosa, consumiendo la glucosa que se forma en este proceso y produciendo ácido láctico como metabolito. Contenido en lactosa En términos generales, podríamos decir que un yogurt natural o tradicional, contiene una cantidad de lactosa del mismo orden que la que posee la leche de origen. Durante el periodo de conservación del yogurt, el contenido en lactosa apenas varía.

Fracción proteica La fermentación provoca, asimismo un hidrolisis parcial de la fracción proteica. en esta proteólisis se distinguen 2 fases: en una primera fase el lactobacillus bulgaricus hidroliza las proteínas de la leche, preferentemente las B-caseínas y en segundo lugar el S. thermophilus junto al L. bulgaricus utilizan los péptidos resultantes de este hidrolisis para su crecimiento, gracias a dipeptidasas y aminopeptidasas que poseen. Se observa un fuerte aumento del aminoácido prolina libre y algo menos de serina, alanina, valina e histidina. Está proteólisis, paralela a la acidificación del medio, tiene gran importancia en la coagulación de las caseínas que lo hacen en forma de finas partículas y de este modo son digeridas más fácil y rápidamente .de todo ello se deriva que el valor biológico de la fracción nitrogenada del yogurt es mayor que el de la leche de partida. Fracción lipídica En cuanto a la acción de los microorganismos sobre la fracción lipídica (lipolisis), se observa un ligero aumento del contenido en ácidos grasos libres, aunque el perfil de los ácidos grasos totales del yogurt es similar al obtenido para los ácidos grasos de la leche de partida. Vitaminas y minerales En cuanto a la fracción mineral ,es evidente que sus concentraciones son idénticas tanto en la leche de partida como en el yogurt sin embargo y debido a la acidez del medio , se encuentran alimentos como son cobre, hierro y zinc, que pueden formar sales que bajo esta forma son parcialmente solubles .también los iones calcio, fosfato y magnesio ,se solubilizan ya que se forman sales con péptidos ,aminoácidos o ácidos orgánicos del propio yogurt .de esta manera se facilita la asimilación de estos elementos minerales por parte del organismo humano. La fracción vitamínica quizá se ve más modificada en el sentido que tanto S termophilus ,L.bulgaricus,B longum y B. infantis, favorecen la síntesis de vitaminas del grupo B mientras que utilizan otras para su propio desarrollo .en conjunto podríamos decir que su acción disminuye el contenido global vitamínico, excepto el del ácido fólico, aunque debemos señalar que el contenido vitamínico final está relacionado con el tratamiento tecnológico a que se haya sometido la leche de partida y por lo tanto el contenido vitamínico del yogurt no difiere grandemente del contenido en la leche.

FLUJOGRAMA

FLUJO TECNOLOGICO RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA

ESTANDARIZACIÓN

°Dornic: 15 – 16°

Contenido de grasa y sólidos totales

ENFRIAMIENTO

INOCULACIÓN

FERMENTACIÓN

ENFRIAMIENTO RÁPIDO

TANQUE DE ALMACENAMIENTO

DESCREMADORA

HOMOGENIZADOR DE ALTA PRESIÓN

HOMOGENIZACIÓN

TRATAMIENTO TÉRMICO

FLUJO DE MAQUINAS

Pasteurización T°: 85°C Tiempo: 10 min.

T°: 45°C

T°: 45 °C de inoculación

T°: 45°C Tiempo: 10 - 12 horas Hasta pH: 4 – 4.5

T°: 20°C

PASTEURIZADOR

INTERCAMBIADOR DE CALOR POR PLACAS

BIOREACTOR: FERMENTADOR

BIOREACTOR: FERMENTADOR

INTERCAMBIADOR POR PLACAS

ADICIÓN DE COMPLEMENTOS

Frutado, sabor y color.

TANQUE DE FRUTADO O SABORIZADO

ENVASADO

T°: 5 – 10°C

ENVASADORA

ALMACENADO

T°: 4°C

CÁMARA DE REFRIGERACIÓN

FLUJO SEMI-INDUSTRIAL RECEPCIÓN DE LA LECHE

ESTANDARIZACIÓN DE LA LECHE

ADICIÓN DE COMPONENTES MIMINORITARIOS

DESAIREADO

HOMOGENIZACIÓN DE LA LECHE

PASTEURIZACIÓN

REFRIGERACIÓN

ADICIÓN DE FERMENTOS

ADICIÓN DE COMPONENTES MINORITARIOS

FERMENTACIÓN

REFRIGERACIÓN ENVASADO Y TAPADO

V V ADICIÓN DE COMPONENTES FERMENTACIÓN

REFRIGERACIÓN Y ALMACENADO

YOGURT FIRME

MINORITARIOS

BATIDO

ENVASADO Y TAPADO

Bifidobacterium. CARACTERISTICAS Los microorganismos del género del bifidobacterium son parte de la microflora normal del tracto intestinal de los mamíferos, se encuentran en cantidades superiores a 1010 UFC/g de contenido intestinal, sin embargo, esta cantidad va disminuyendo con la edad. Estos microorganismos son de forma de bastón delgado con extremos algo más ahusados y generalmente bifurcados. Las colonias son pequeñas, pueden ser cortas, regulares, con ramificaciones y se disponen aisladas, en cadenas, o en forma de “V”, “Y”, “T”.

GENERO Estos microorganismos se caracterizan por ser gram (+), inmóviles, no esporulados, anaeróbicos y catalasa negativos, su temperatura óptima de crecimiento se encuentra entre los 37 y 41°C, su pH ideal de crecimiento está entre 6,5 y 7,0 y no hay crecimiento bajo 5,0 o sobre 8,0.

ORIGEN Se han identificado 29 especies de bifidobacterias de las cuales 6 son de origen humano y se han utilizado en productos lácteos, bifidobacterium adolescentes, bifidobacterium longum, bifidobacterium breve, bifidobacterium bifidum, bifidobacterium lactis y bifidobacterium infantis.

MEDIO DE CULTIVO Los medios óptimos para el crecimiento de Bifidobacterium indican a la leche como medio óptimo, porque contiene todos los nutrientes esenciales para el desarrollo de este microorganismo probiótico, aunque no siempre aquellos existen en formas biodisponibles o en concentraciones óptimas. Utiliza a la Bb-12 como principal bacteria probiótica para sus cultivos y menciona que es una de las cepas probióticas disponibles con mayor documentación clínica, posee una excelente resistencia al ácido y la bilis y propiedades de adhesión. Es fermentada en el intestino delgado y en el grueso de seres humanos sanos. Cuando está presente en número suficiente, compite con organismos patógenos tanto por los nutrientes como por los sitios de anclaje a lo largo de las paredes intestinales. Estos organismos dañinos pasan a través del tracto gastrointestinal sin causar ningún problema. Además, Bb-12 produce ácidos orgánicos como ácido láctico y acético, los cuales pueden inhibir el crecimiento de bacterias dañinas.

PARAMETROS DE CULTIVO   

Su temperatura óptima de crecimiento es de 37ºC a 41ºC (alcanzando una mínima de entre 25ºC a 28ºC y una máxima que fluctúa entre los 43ºC a 45ºC) Su pH óptimo está entre los 6.5 -7.0 (límite inferior entre 4.5- 5.0 y un límite superior 8.0-8.5). Degrada exclusivamente la glucosa y produce ácido acético y ácido láctico en una proporción de 3:2, respectivamente.

VELOCIDAD DE BIODEGRADACIÓN La velocidad de propagación de las bacterias lácticas se llevó a cabo en cultivo estático a 37 °C a 41°C durante 10–12 horas, luego de ello se inoculó en el biorreactor. Observado los valores mayores de la biomasa. TIPOS 1. Bifidobacterium Infantis Bifidobacterium infantis es una bacteria probiótica que habita en los intestinos de los niños y los adultos. Este tipo de bacterias se considera beneficioso por los ácidos que produce. Los ácidos producidos por Bifidobacterium infantis pueden ayudar a prevenir el crecimiento o la colonización de bacterias dañinas en el colon. Bifidobacterium infantis juega un papel importante en la digestión de base, el metabolismo y el bienestar general. Funciona dentro del sistema digestivo para restablecer el equilibrio intestinal y mantener la salud digestiva normal. 2. Bifidobacterium Longum La composición microbiana del tracto gastrointestinal en los seres humanos sufre alteraciones durante la vida. Existen fases bien distintas descriptas que corresponden, específicamente al nacimiento, cuando la microflora empieza a colonizar los intestinos estériles y el destete, cuando se presenta la inserción de una dieta diferente. Los estudios de observación hasta el momento demuestran una asociación entre la disbiosis intestinal, enfermedad celiaca en niños y enterocolitis necrosante en recién nacidos, donde hay un desequilibrio de la microflora duodenal y fecal, con disminución de Bifidobacterium y aumento el número de colonias bacteroides. Son bacterias Gram positivas, catalasa negativa, no forman esporas, son estrictamente anaeróbicas. 

 

Estos microorganismos son de forma de bastón delgado con extremos algo más ahusados y generalmente bifurcados. Las colonias son pequeñas, pueden ser cortas, regulares, con ramificaciones y se disponen aisladas, en cadenas, o en forma de “V”, “Y”, “T”. Su temperatura óptima de crecimiento es de 37ºC a 41ºC (alcanzando una mínima de entre 25ºC a 28ºC y una máxima que fluctúa entre los 43ºC a 45ºC) Su pH óptimo está entre los 6.5 -7.0 (límite inferior entre 4.5- 5.0 y un límite superior 8.0-8.5).

 



Degrada exclusivamente la glucosa y produce ácido acético y ácido láctico en una proporción de 3:2, respectivamente. Los medios óptimos para el crecimiento de Bifidobacterium indican a la leche como medio óptimo, porque contiene todos los nutrientes esenciales para el desarrollo de este microorganismo probiótico, aunque no siempre aquellos existen en formas biodisponibles o en concentraciones óptimas. Utiliza a la Bb-12 como principal bacteria probiótica para sus cultivos y menciona que es una de las cepas probióticas disponibles con mayor documentación clínica, posee una excelente resistencia al ácido y la bilis y propiedades de adhesión. Es fermentada en el intestino delgado y en el grueso de seres humanos sanos. Cuando está presente en número suficiente, compite con organismos patógenos tanto por los nutrientes como por los sitios de anclaje a lo largo de las paredes intestinales. Estos organismos dañinos pasan a través del tracto gastrointestinal sin causar ningún problema. Además, Bb-12 produce ácidos orgánicos como ácido láctico y acético, los cuales pueden inhibir el crecimiento de bacterias dañinas.

CURVAS DE CARGA MICROBIANA

Grafico 1. CURVA MICROABIANA DE BIFIDOBACTERIUM INFANTIS

Bifidobacterium Infantis 1.2

absorbancia 600 nm

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

tiempo (h)

Elaboración propia

1

1.2

1.4

Grafico 2. CURVA MICROABIANA DE BIFIDOBACTERIUM LONGUM

Bifidobacterium Longum 1.4

absorbancia 560 nm

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

tiempo (h)

Elaboración propia

MAQUINA BIORREACTOR Tabla 1. Características y Propiedades Físicas de la Maquina Biorreactor MAQUINA BIORREACTOR

CARACTERÍSTICAS FISICAS CANTIDAD MAGNITUD

DIAMETRO

0.220

m

ALTURA LONGITUD

1.633 0.055

M M

VOLUMEN TIPO DE MATERIAL DE CONFECCION DE LA MAQUINA

0.382 𝑚3 Acero inoxidable AISI316L

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE LOS DATOS REFERENCIAS (APA)

Sanz Martínez, V. (2017, junio). Diseño de un fermentador para la obtención de biomoléculas. ETSEIB. Obtenido de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle /2117/112113/Diseno_de_un_fermentado r_para_la_obtencion_de_biomoleculas_Fran_ Sanz.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Elaboración propia

Tabla 2. Características y Propiedades Mecánicas de la Maquina Biorreactor MAQUINA BIORREACTOR CAPACIDAD DE PROCESO POTENCIA

RESISTENCIA A LA TRACCION CON DEFORMACION EN FRIO INCREMENTO Y/O ELONGACION DEL MATERIAL

CARACTERÍSTICAS MECANICAS CANTIDAD MAGNITUD 382 L 3.5 kw

540690/-

≥45

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE LOS DATOS REFERENCIAS (APA) Sanz Martinez, V. (2017, junio). Diseño de u fermentador para la obtención de Biomoleculas. ETSEIB. Obtenido de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/112 113/Diseno_de_un_fermentador_para_la_obtencion_de _biomoleculas_Fran_Sanz.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Rm(N/mm2) Ficha tecnica del acero inoxidable. Carbone Staninless Steel https://www.empresascarbone.com/pdf/ficha-tecnicadel-acero-inoxidable.pdf

%

Elaboración propia Tabla 3. Características y Propiedades Termodinámicas de la Maquina Biorreactor

MAQUINA BIORREACTOR

CALOR ESPECÍFICO DEL MATERIAL A 20°C

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ACERO INOX. A LAS DIFERENTES TEMPERATURAS.

CARACTERISTICAS TERMODINAMICAS Y TERMOFISICAS CANTIDAD MAGNITUD 1237

15/16

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE LOS DATOS REFERENCIAS (APA)

Sanz Martínez, V. (2017, junio). Diseño de un fermentador para la obtención de biomoléculas. ETSEIB. Obtenido de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle /2117/112113/Diseno_de_un_fermentado r_para_la_obtencion_de_biomoleculas_Fran_ Sanz.pdf?sequence=1&isAllowed=y

kJ/Kg.K

20°C/100°C (W/mk)

Ficha tecnica del acero inoxidable. Carbone Staninless Steel https://www.empresascarbone.com/pdf/fichatecnica-del-acero-inoxidable.pdf

Elaboración propia Tabla 4. Características Y Propiedades Del Fluido eléctrico de la Maquina Biorreactor

MAQUINA BIORREACTOR POTENCIA REQUERIDA

CARACTERISTICAS TERMODINAMICAS Y TERMOFISICAS CANTIDAD MAGNITUD 504 kWh/ fermentacion

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA DE LOS DATOS REFERENCIAS (APA)

Sanz Martínez, V. (2017, junio). Diseño de un fermentador para la obtención de biomoléculas. ETSEIB. Elaboración propia

Tabla 5. Datos de Biorreactor - fermentador DATOS CARACTERÍSTICAS

Material acero inoxidable AISI304, 3014 o 316.

BIORREACTOR FERMENTADOR DE YOGURT PROBIOTICO (BIFIDOBACTERIUM) Acero inoxidable AISI-316, interior Acero inoxidable AISI-304

1

2

Tipo de biorreactor Fermentador: Continuo, Semicontinuo o Bach.

Discontinuo (Batch)

3

Concentración del sustrato

876.2 g/L

4

Concentración de cultivo

0,08 g/L

5

Concentración de biomasa biotransformación.

8 g/L

6

Calor especifico sustrato

3.788 J/kg.K

7

Calor especifico cultivo

9.466 J/kg.K

8

Calor especifico de biomasa

3.85 J/Kg. °C

9

Temperatura del sustrato

45 °C

10

Temperatura del inóculo

20 °C

11

Temperatura de biomasa de biotransformación.

42 °C

12

Tiempo de biotransformación

72 h

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Pablo, M. (2009, mayo) Anteproyecto de una línea de producción de Yogur Batido. Trabajo fin de grado. Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Química y tecnología de alimentos. Reyes, C. (2008, abril). Propuesta para tecnificar la producción artesanal de yogur probiótico Trabajo de Graduación. Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería. Revista de la Asociación Colombina de Ciencia y Tecnología de Alimentos (2017, 30 de abril). Efecto de dos cultivos probióticos en la elaboración de yogurt a partir de leche en polvo reconstituida (presentación oral). Marcelo C., (2014). Diseño de una planta piloto para la producción de yogur en la facultad de ingeniería química. http://www.dspace.uce.edu.ec/ handle/25000/3037 Telenchano, Veronica (2018). Diseño de un proceso industrial para la elaboración de yogurt en la microempresa lácteos “San Carlitos”. Trabajo de Titulación. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/ 123456789/8666

Revista de la Asociación Colombina de Ciencia y Tecnología de Alimentos (2017, 30 de abril). Efecto de dos cultivos probióticos en la elaboración de yogurt a partir de leche en polvo reconstituida (presentación oral).

13

Altura del biorreactor

1.633 m

14

Altura del cilindro

0.990 m

15

Altura del cono

0.120 m

16

Diámetro del biorreactor chaqueta interna

0.530m

17

Diámetro del biorreactor chaqueta externa.

0.660m

18

Diámetro del cono

0.530m

19

Diámetro del dosificador

30 mm

20

Presión de trabajo del biorreactor

21

Calor latente en el sistema

22 23

Sanz Martínez, V. (2017, junio). Diseño de un fermentador para la obtención de biomoléculas. ETSEIB. Obtenido de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle /2117/112113/Diseno_de_un_fermentado r_para_la_obtencion_de_biomoleculas_Fran_ Sanz.pdf?sequence=1&isAllowed=y

1 atm 32312.7 Kj

Telenchano, Veronica (2018). Diseño de un proceso industrial para la elaboración de yogurt en la microempresa lácteos “San Coeficiente de Calor Carlitos”. Trabajo de Titulación. integral o global o total del 0.47 KW/ m2.°C http://dspace.espoch.edu.ec/handle/ biorreactor 123456789/8666 1.453494344 x 10-4 m2/s Difusividad térmica del Elaboración propia sustrato

Difusividad másica del sustrato 25 Difusividad térmica inóculo 2.57388172 x 10-5 m2/s Elaboración propia 26 Difusividad másica del inóculo Difusividad térmica de la 6.282781986 x 10-5 27 Elaboración propia biomasa biotrasformada. m2/s Difusividad másica de la 28 biomasa biotrasformada. Conductividad térmica del Telenchano, Veronica (2018). Diseño de un acero inoxidable a la proceso industrial para la elaboración de temperatura del yogurt en la microempresa lácteos “San 29 16.3 W/m2. °C sistema Carlitos”. Trabajo de Titulación. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/ 123456789/8666 30 Conductividad térmica del 0.566 J/s m °C Marcelo C., (2014). Diseño de una planta sustrato piloto para la producción de yogur en la facultad de ingeniería química. http://www.dspace.uce.edu.ec/ handle/25000/3037 24

31

Conductividad térmica del inoculo

0.2434 J/s m °C

32

Conductividad térmica de la biomasa

0.25 J/s m °C

33

Densidad del sustrato

1028 kg/ m3

34

Densidad del inóculo

899 kg/ m3

35

Densidad de la biomasa Biotrasformada.

1033.54 Kg/m3

36

Agudelo C. (2010). DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS CINÉTICOS DE DOS INÓCULOS LÁCTICOS: Lactobacillus plantarum A6 Y BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS DE YOGURT Telenchano, Veronica (2018). Diseño de un proceso industrial para la elaboración de yogurt en la microempresa lácteos “San Carlitos”. Trabajo de Titulación. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/ 123456789/8666

Sanz Martinez, V. (2017, junio). Diseño de un fermentador para la obtención de biomoléculas. ETSEIB. O 265 L https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle /2117/112113/Diseno_de_un_fermentado r_para_la_obtencion_de_biomoleculas_Fran_ Sanz.pdf?sequence=1&isAllowed=y Elaboración propia

Cantidad de agua entrante en el biorreactor

A. HALLAR LA CAPACIDAD DEL BIORREACTOR

MÁSICA

Y

VOLUMÉTRICA

CAPACIDAD VOLUMÉTRICA:

Cap. volumétrica = capacidad del cilindro + capacidad del cono Cap volumétrica = 382 CAPACIDAD MÁSICA:

Cap. másica= (Cap. Volumétrica) (Densidad Promedio sustrato-alimento-cultivo)

Cap. másica= 382 L x 1.0135 kg/L Cap. másica= 368.057 kg

B. HALLAR EL BALANCE ENERGÉTICO EN EL BIORREACTOR

Bioenergética en el fermentador = Potencia x Tiempo Bioenergética en el fermentador = 36 J/h x 72h Bioenergética en el fermentador = 2592 J C. HALLAR EL BALANCE DE MASA EN EL BIORREACTOR

SUSTRATO: 382 L

YOGUR PROBIOTICO: 382 L

CULTIVO: 382 g

SACAROSA: 35.34 L

Elaboración propia

D. IDENTIFICAR LAS LÍNEAS DE FLUIDOS QUE INGRESAN Y SALEN DEL MECANISMO

LEYENDA INGRESO

SALIDA

Grafico 3. FLUIDOS QUE INGRESAN Y SALEN DEL MECANISMO ENTRADA DEL INÓCULO SALIDA DEL VAPOR

ENTRADA DE VAPOR

SALIDA DEL AGUA

SALIDA DE MUESTRA

ENTRADA DEL AGUA DE REFRIGERACION ENTRADA DEL AIRE

ENTRADA DE VAPOR

SALIDA DEL ALIMENTO

Elaboración propia

E. DISEÑO DEL BIORREACTOR