Desarrollo de nuevos modelos basados en las variables de proceso para el escalado y diseño de procesos industriales en fermentadores aireados y agitadosAplicación a la producción industrial de vinagre stars

Resumen

El objetivo principal de la Tesis Doctoral es el de aportar a la ingeniería de las biorreacciones una nueva perspectiva para el desarrollo de modelos de fermentación basados en las variables de proceso, de forma que pueden ser escalados y aplicados nivel industrial, junto con nuevas metodologías para la optimización de modelos de transferencia de materia, así como el escalado y el desarrollo de entornos de simulación que permiten el diseño y la optimización económica de los procesos industriales. Teniendo en cuenta que el sistema que se ha estudiado ha sido el proceso industrial de fermentación acética con sustrato vínico, el objetivo principal tiene su aplicación directa a la industria del vinagre.Los principales objetivos que se han completado en esta Tesis Doctoral han sido: 1. Implantación de un sistema de fermentación piloto para el estudio y modelado del proceso de fermentación acética, monitorizando on-line mediante espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRs) la concentración de biomasa, etanol, ácido acético y parámetros sensoriales como acetato de etilo y acetoína. 2. Desarrollo de modelos, basados en las variables de proceso, para el crecimiento celular que son capaces de explicar la fermentación en condiciones de proceso industriales. Modelado de la cinética de substrato, producto principal y productos secundarios. 3. Desarrollo de modelos, basados en las variables de proceso, para la transferencia de oxígeno y para las transferencias líquido-gas durante la fermentación acética en un fermentador agitado y aireado. 4. Definición de la metodología de escalado que permite la aplicación de los modelos desarrollados a cualquier fermentador industrial geométricamente escalado del fermentador piloto y con el mismo sistema de agitación y aireación. 5. Desarrollo de un entorno de simulación para procesos industriales de fermentación acética en fermentadores aireados y agitados geométricamente escalados del fermentador piloto, incluyendo todos los modelos anteriormente desarrollados, junto con modelos para la evaluación energética, con el objetivo de diseñar y optimizar procesos de fermentación en función de la economía del proceso y de parámetros de calidad del producto final.