Titulo en ingles: Evaluating oxygen transfer in a Lactococcus lactis cultures using an external aeration fermentation system (EAFS) Resumen En fermentaciones aerobias el oxigeno, como aceptor terminal de electrones en el proceso de respiracion, comunmente se constituye en limitante debido entre otros factores al diseno del biorreactor (factores geometricos), a las condiciones de operacion de los fermentadores (condiciones ambientales requeridas en el cultivo, potencia transferida al cultivo por el sistema de agitacion, propiedades del medio liquido), demanda de oxigeno por parte del microorganismo, sistema de aireacion (concentracion de oxigeno en el gas, solubilidad del oxigeno). La limitacion de oxigeno se refleja en la fermentacion con Lactococcus lactis cepa IBUN 34.1, en que presenta una baja disponibilidad de oxigeno desde muy temprano en la fase exponencial del cultivo. Para superar estas limitaciones se diseno y desarrollo un sistema de suministro de oxigeno de alta tasa de transferencia, consistente en un sistema de fermentacion con aireacion externa (SFAE), el cual es comparado en este trabajo con el sistema tradicional de fermentador agitado dotado con dos turbinas tipo Rushton y aireacion por difusor interno. En este trabajo se evalua la operacion del SFAE, se seleccionan y estudian algunas variables operacionales y su efecto sobre la transferencia de oxigeno gas-liquido. Los resultados indican que las variables que tienen efecto significativo sobre el coeficiente volumetrico global de transferencia de masa kLa son la agitacion y el flujo de medio de cultivo que circula por el aireador externo denominado flujo de recirculacion. Los valores de kLa obtenidos indican que con el fermentador convencional con aireacion interna el mayor valor de kLa alcanzado fue de 40,68 (h-1), en tanto que con el SFAE se alcanzaron valores de 63,18 (h-1). Palabras clave: biorreactores; kLa; transferencia de oxigeno; fermentaciones aerobicas; transferencia de masa gas-liquido. Abstract In aerobic fermentations, oxygen as terminal electron acceptor in respiration process, is commonly a limiting due to factors like its low solubility in aqueous solutions, bioreactors’ geometric factors and operating characteristics, liquid media properties, oxygen concentration in gas supply, microorganisms’ characteristics, environmental culture conditions, power supply by agitation system, etc. Oxygen limitation is present in cultures using the IBUN 34.1 Lactococcus lactis strain where oxygen availability is low some minutes after the exponential phase starts. A high transfer rate oxygen supply system was thus designed to overcome such limitations; it consisted of an external aeration fermentation system (EAFS) which was compared in this work with a conventional agitated tank fermenter equipped with two Rushton turbines and internal diffuser aeration flute mechanism. This paper evaluates the EAFS; some operational variables were selected and studied as well as their effect on oxygen transfer. Our results showed that agitation and culture medium flow through the aerator (called external recirculation flow) were the variables having the main effect on overall volumetric mass transfer coefficient (kLa). The highest kLa value in the conventional bioreactor having internal aeration was 40.68 kLa (h-1), while the EAFS reached 90 (h-1). Key words: Bioreactor; kLa; oxygen transfer; aerobic fermentation; gas–liquid mass transfer.
Tópico:
Microbial Metabolic Engineering and Bioproduction
Citaciones:
5
Citaciones por año:
Altmétricas:
No hay DOI disponible para mostrar altmétricas
Información de la Fuente:
FuenteDOAJ (DOAJ: Directory of Open Access Journals)