Hidrólisis de sacarosa en un reactor de lecho empacado con invertasa y Aspergillus niger inmovilizados en el medio de cultivo sólido - Martínez Ruiz, José Antonio (Universidad Autónoma Metropolitana, 2005)
El presente trabajo tuvo como finalidad determinar las condiciones de operación para la hidrólisis de sacarosa en continuo por la enzima autoinmovilizada en un reactor de lecho empacado, cuantificando la cantidad de azúcares reductores liberados, la velocidad inicial de hidrólisis y el porcentaje de hidrólisis a diferentes concentraciones de sustrato y temperatura. A las 45 horas de cultivo se obtuvo mayor producción de invertasa por A. niger B28C25 en fermentación en medio sólido usando agrolita como soporte, se utilizó este tiempo para posteriores fermentaciones. La invertasa se autoinmovilizó en el soporte pasando aire seco por la columna para obtener así la materia seca fermentada (msf). Usando la materia seca fermentada (msf) como catalizador de la hidrólisis de sacarosa en tubos de ensayo, se observó que con una solución de H2SO4 0.04 N se detenía la actividad enzimática a temperaturas menores a 40ºC, por lo que se decidió utilizar H2SO4 0.04 N para este propósito. En esta etapa la mayor actividad enzimática se alcanzó a 70ºC. La mayor velocidad de hidrólisis se logró con una solución de sacarosa 2 M usando un reactor de lecho empacado de 5 cm3 manteniendo el flujo y la temperatura constantes (0.1 ml/min y 40ºC respectivamente). Posteriormente se estudió el efecto de la temperatura sobre la hidrólisis de sacarosa en un reactor de lecho empacado de 20 cm3 manteniendo el flujo y la concentración de sacarosa constantes (0.1 ml/min y 2 M), se observó que a temperaturas bajas (40 y 50ºC) el porcentaje de hidrólisis (15%) es menor comparado con el obtenido a temperaturas mayores (25%), sin embargo, en todos los casos el porcentaje de hidrólisis permanece constante durante 40 horas. Para conservar la actividad de la enzima se eligió una temperatura de 60ºC. En estas condiciones de mayor velocidad y porcentaje de hidrólisis (sacarosa 2 M y 60ºC), se estudió el efecto de la velocidad de flujo sobre el porcentaje de hidrólisis de sacarosa en un reactor de lecho empacado de 20 cm3 y otro de 200 cm3 , con un tiempo de residencia de 17 horas en ambos casos, lo cual corresponde a un gasto másico de sacarosa de 1.6 Kg/h. En estas condiciones se logró un porcentaje de hidrólisis superior al 50% por un periodo mayor a 70 horas. Se calculó el número de Damköhler (Da) para relacionar la velocidad de reacción con la velocidad de difusión y de esta manera tener un panorama general sobre los procesos que pueden limitar la hidrólisis de sacarosa. El número Da calculado fue mayor a la unidad (336) lo que sugiere que el proceso de hidrólisis de sacarosa está limitado por problemas de transferencia de masa.