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Simulación del proceso de fermentación en medio sólido con Aspergillus niger para el diseño de un biorreactor tipo lecho empacado de 200 litros / Sebastián Nicolás Cano Caiza

By: Cano Caiza, Sebastián Nicolás.
Contributor(s): Páez Lara, María Augusta [directora].
Material type: Mixed materialsMixed materialsQuito : EPN, 2019Description: 108 hojas : ilustraciones, 29 x 21 cm + CD-ROM 10006.Subject(s): Química | Sólido | Biorreactor | Aspergillus nigerOther classification: T-IQ/ Online resources: Texto completo
Contents:
La Biblioteca General no dispone de esta tesis en formato físico.
Dissertation note: FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y AGROINDUSTRIA 2019 Tesis (Ingeniero Químico). -- Escuela Politécnica Nacional. Summary: Resumen.- La fermentación en medio sólido (FMS), constituye una alternativa para la obtención de metabolitos de interés industrial. A pesar del potencial que presentan los procesos de FMS, existen factores que complican su escalado por lo que en el presente trabajo se realizó una simulación del proceso, con Aspergillus niger en un biorreactor de 200 litros. El diseño del equipo se fundamentó en el modelado y posterior simulación de los fenómenos de transferencia de masa y energía dentro del sistema, los mismos que se describen en función del tiempo y del espacio. El modelo matemático fue validado a través de la comparación con resultados experimentales, mediante la raíz del error cuadrático medio y el error relativo, aquellos casos con menor error fueron seleccionados para el diseño del biorreactor. Para los tres casos con menor error relativo, se definió la altura crítica del lecho, misma que corresponde a aquella donde la temperatura causa dificultades en el crecimiento microbiano. Se determinó que, para los casos donde la biomasa obtenida fue mayor, se produjeron mayores cantidades de calor metabólico, lo que generó dificultades en el enfriamiento del lecho debido a la reducción de espacios en el mismo, producto del crecimiento microbiano. El diseño del biorreactor finaliza con la adición de los sistemas de aireación, cuya cantidad depende del número de lechos teóricos requeridos para alcanzar la altura crítica del sistema. Los sistemas de aireación adicionales garantizan una temperatura de trabajo inferior a la temperatura crítica, como consecuencia el proceso podrá desarrollarse sin dificultades.Summary: Abstract .- Solid State Fermentation (SSF) is an alternative for obtaining metabolites of industrial interest. Despite the potential of FMS processes, there are factors that complicate their scaling, so in this work a simulation of the process with Aspergillus niger was carried out, in a 200-liter bioreactor. The design of the equipment was based on the modeling and simulation of the phenomena through mass and energy transfer within the system, which are described in terms of time and space. The mathematical model was validated through comparison with experimental results, using the root of the mean square error and the relative error, those cases with less error were selected for the bioreactor design. For the three cases with less relative error, the critical height of the bed was defined, which corresponds where the temperature causes difficulties in microbial growth. It was determined that, for the cases where the biomass obtained was higher, greater amounts of metabolic heat were produced, which generated difficulties in the cooling of the bed due to the reduction of spaces, product of microbial growth. The bioreactor design ends with the addition of aeration systems, the amount of which depends on the number of theoretical beds required to reach the critical height of the system. The additional aeration systems guarantee a working temperature below the critical temperature, as a consequence the process can be developed without difficulties.
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Tesis Tesis BIBLIOTECA GENERAL
T-IQ/1232/CD 10006 (Browse shelf) Ej. 1 Not For Loan BC19100032
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FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y AGROINDUSTRIA 2019 Tesis (Ingeniero Químico). -- Escuela Politécnica Nacional.

Bibliografía : páginas 71 - 76.

La Biblioteca General no dispone de esta tesis en formato físico.

Resumen.- La fermentación en medio sólido (FMS), constituye una alternativa para la obtención de metabolitos de interés industrial. A pesar del potencial que presentan los procesos de FMS, existen factores que complican su escalado por lo que en el presente trabajo se realizó una simulación del proceso, con Aspergillus niger en un biorreactor de 200 litros. El diseño del equipo se fundamentó en el modelado y posterior simulación de los fenómenos de transferencia de masa y energía dentro del sistema, los mismos que se describen en función del tiempo y del espacio. El modelo matemático fue validado a través de la comparación con resultados experimentales, mediante la raíz del error cuadrático medio y el error relativo, aquellos casos con menor error fueron seleccionados para el diseño del biorreactor. Para los tres casos con menor error relativo, se definió la altura crítica del lecho, misma que corresponde a aquella donde la temperatura causa dificultades en el crecimiento microbiano. Se determinó que, para los casos donde la biomasa obtenida fue mayor, se produjeron mayores cantidades de calor metabólico, lo que generó dificultades en el enfriamiento del lecho debido a la reducción de espacios en el mismo, producto del crecimiento microbiano. El diseño del biorreactor finaliza con la adición de los sistemas de aireación, cuya cantidad depende del número de lechos teóricos requeridos para alcanzar la altura crítica del sistema. Los sistemas de aireación adicionales garantizan una temperatura de trabajo inferior a la temperatura crítica, como consecuencia el proceso podrá desarrollarse sin dificultades.

Abstract .- Solid State Fermentation (SSF) is an alternative for obtaining metabolites of industrial interest. Despite the potential of FMS processes, there are factors that complicate their scaling, so in this work a simulation of the process with Aspergillus niger was carried out, in a 200-liter bioreactor. The design of the equipment was based on the modeling and simulation of the phenomena through mass and energy transfer within the system, which are described in terms of time and space. The mathematical model was validated through comparison with experimental results, using the root of the mean square error and the relative error, those cases with less error were selected for the bioreactor design. For the three cases with less relative error, the critical height of the bed was defined, which corresponds where the temperature causes difficulties in microbial growth. It was determined that, for the cases where the biomass obtained was higher, greater amounts of metabolic heat were produced, which generated difficulties in the cooling of the bed due to the reduction of spaces, product of microbial growth. The bioreactor design ends with the addition of aeration systems, the amount of which depends on the number of theoretical beds required to reach the critical height of the system. The additional aeration systems guarantee a working temperature below the critical temperature, as a consequence the process can be developed without difficulties.

Sebastián Nicolás Cano Caiza cedido 2019/10/29 $ 0.20 1 Biblioteca General 73447

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