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Los avances en el diseño de biorreactores en la industria de grasas y aceites permiten realizar la hidrólisis de triglicéridos en condiciones suaves, mejorando la productividad y evitando la formación de subproductos indeseables. En el presente trabajo se desarrolla un modelo matemático que describe la actividad hidrolítica de un reactor tubular con lipasas inmovilizadas para la producción de ácidos grasos a partir de aceites comerciales. Se aplico el método numérico de Runge Kutta de alto orden, considerando que no hay acumulación de sustrato en la superficie de la membrana, donde se encuentra la enzima. Además se analizaron distintas ecuaciones de velocidad de reacción basadas en la cinética de Michaelis-Menten y en un mecanismo de ping-pong bi-bi. Los datos experimentales en sistemas discontinuos forman la base del desarrollo del modelo matemático, empleado para simular el proceso computacionalmente. Los resultados obtenidos permitirían optimizar las variables operativas y los aspectos económicos del proceso industrial. Advances in the design of a bioreactor in the fats and oils industry have permitted the hydrolysis of triglycerides in mild conditions and improved productivity while avoiding the formation of unwanted byproducts. The present work develops a mathematical model that describes the hydrolytic activity of a tubular reactor with immobilized lipases for the production of glycerol and fatty acids from the oil trade. Runge Kutta's numerical method of high order has been applied, considering that there is no accumulation of the substratum in the surface of the membrane, where the enzyme is. At the same time, different equations based on the kinetic model of Michaelis Mentens and the Ping-Pong bi-bi mechanism were examined. Experimental data in discontinuous systems are the basis for the development of the quantitative mathematical model that was used to simulate the process computationally. The obtained results allow for optimizing both the operative variables and the economic aspects of industrial processes. Fil: Oddone, Por Sebastián. Universidad Argentina de la Empresa; Argentina Fil: Grasselli, Mariano. Universidad Nacional de Quilmes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Cuellas, Anahi. Universidad Nacional de Quilmes; Argentina

Advances in the design of a bioreactor in the fats and oils industry have permitted the hydrolysis of triglycerides in mild conditions and improved productivity while avoiding the formation of unwanted byproducts. The present work develops a mathematical model that describes the hydrolytic activity of a tubular reactor with immobilized lipases for the production of glycerol and fatty acids from the oil trade. Runge Kutta’s numerical method of high order has been applied, considering that there is no accumulation of the substratum in the surface of the membrane, where the enzyme is. At the same time, different equations based on the kinetic model of Michaelis Mentens and the Ping-Pong bi-bi mechanism were examined. Experimental data in discontinuous systems are the basis for the development of the quantitative mathematical model that was used to simulate the process computationally. The obtained results allow for optimizing both the operative variables and the economic aspects of industrial processes. Los avances en el diseño de biorreactores en la industria de grasas y aceites permiten realizar la hidrólisis de triglicéridos en condiciones suaves, mejorando la productividad y evitando la formación de subproductos indeseables. En el presente trabajo se desarrolla un modelo matemático que describe la actividad hidrolítica de un reactor tubular con lipasas inmovilizadas para la producción de ácidos grasos a partir de aceites comerciales. Se aplico el método numérico de Runge Kutta de alto orden, considerando que no hay acumulación de sustrato en la superficie de la membrana, donde se encuentra la enzima. Además se analizaron distintas ecuaciones de velocidad de reacción basadas en la cinética de Michaelis-Menten y en un mecanismo de ping-pong bi-bi. Los datos experimentales en sistemas discontinuos forman la base del desarrollo del modelo matemático, empleado para simular el proceso computacionalmente. Los resultados obtenidos permitirían optimizar las variables operativas y los aspectos económicos del proceso industrial.

A series of several supports were tested for phospholipase A2 enzyme (Lecitase 100 S- NOVO) immobilization. This system would find a number of industrial applications such as the selective hydrolysis of soybean lecithin to obtain lysophospholipids (modified lecithins) of great importance in pharmaceuticals and bread making. Successful results have been obtained from the immobilization of Phospholipase A2 on Alumina, Silica gel, Amberlite IRA-400S, Dowex and Sephadex A-25 via adsorption (the results were in the range 15-30 % of enzyme adsorption). The immobilization reaction was carried out at ambient temperature, with slow magnetic agitation such that the enzyme and 50 mg support were present in the total reaction volume of 5 ml in Tris-ClH buffer (pH 8.65). Several enzyme/supports ratio and the adsorption percentage with respect to pH and temperature and time were investigated. We have compared the behaviour of the phospholipase A2 in soluble form and immobilized form toward pure powder soybean lecithin as substrate. Se investigaron varios soportes para la inmovilización de fosfolipasa A2 (Lecitase 100 S-NOVO), en un sistema que podría encontrar aplicaciones industriales tales como en la hidrólisis selectiva de Lecitina de soja para obtener lisofosfolípidos (lecitinas modificadas) de gran importancia en las industrias farmacéuticas y de la panificación. Se obtuvo adsorción de enzima sobre Alumina, Silica gel, Amberlita IRA-400S, Dowex y Sephadex A-25 (los resultados indican entre un 15 y 30 % de adsorción de enzima). La reacción de inmovilización fue efectuada a temperatura ambiente con agitación magnética suave de tal manera que el soporte, 50 mg, y la enzima fueron mantenidos en un volumen total de 5 ml de buffer Tris-ClH (pH 8,65). Se efectuaron las inmovilizaciones con varias relaciones enzima-soporte y se determinó el porcentaje de adsorción con respecto al pH, la temperatura y el tiempo. Se comparó la actividad de la enzima inmovilizada con la actividad de la enzima soluble para la hidrólisis de lecitina de soja pura en polvo.

A series of several supports were tested for phospholipase A2 enzyme (Lecitase 100 S- NOVO) immobilization. This system would find a number of industrial applications such as the selective hydrolysis of soybean lecithin to obtain lysophospholipids (modified lecithins) of great importance in pharmaceuticals and bread making. Successful results have been obtained from the immobilization of Phospholipase A2 on Alumina, Silica gel, Amberlite IRA-400S, Dowex and Sephadex A-25 via adsorption (the results were in the range 15-30 % of enzyme adsorption). The immobilization reaction was carried out at ambient temperature, with slow magnetic agitation such that the enzyme and 50 mg support were present in the total reaction volume of 5 ml in Tris-ClH buffer (pH 8.65). Several enzyme/supports ratio and the adsorption percentage with respect to pH and temperature and time were investigated. We have compared the behaviour of the phospholipase A2 in soluble form and immobilized form toward pure powder soybean lecithin as substrate.Se investigaron varios soportes para la inmovilización de fosfolipasa A2 (Lecitase 100 S-NOVO), en un sistema que podría encontrar aplicaciones industriales tales como en la hidrólisis selectiva de Lecitina de soja para obtener lisofosfolípidos (lecitinas modificadas) de gran importancia en las industrias farmacéuticas y de la panificación. Se obtuvo adsorción de enzima sobre Alumina, Silica gel, Amberlita IRA-400S, Dowex y Sephadex A-25 (los resultados indican entre un 15 y 30 % de adsorción de enzima). La reacción de inmovilización fue efectuada a temperatura ambiente con agitación magnética suave de tal manera que el soporte, 50 mg, y la enzima fueron mantenidos en un volumen total de 5 ml de buffer Tris-ClH (pH 8,65). Se efectuaron las inmovilizaciones con varias relaciones enzima-soporte y se determinó el porcentaje de adsorción con respecto al pH, la temperatura y el tiempo. Se comparó la actividad de la enzima inmovilizada con la actividad de la enzima soluble para la hidrólisis de lecitina de soja pura en polvo.

A kinetic study has been made of the anaerobic olive mill wastewater fermentation process in fluid bed bioreactors containing clay supports in suspension, on which the microorganisms responsible for the process have been immobilized. Four concentrations of wastewater have been used (10%, 20%, 40% and 80%) to study the influence of the substrate concentration, and at the same time, of the immobilization support, on the biokinetic constants of the continuous process. The Chen-Hashimoto model of methane production has been applied, obtaining the values of the kinetic parameters μmax and K for each case studied. The values of these parameters decreased considerably with increasing concentration of influent wastewater, though this decrease varied depending on the support used.Se ha efectuado un estudio cinético del proceso de fermentación anaerobia del alpechín en biorreactores de lecho fluidizado que contienen en suspensión soportes de tipo arcilloso sobre los que se han inmovilizado los microorganismos responsables del proceso. Se utilizan cuatro concentraciones de alpechín (10%, 20%, 40% y 80%) para estudiar la influencia de la concentración de sustrato sobre las constantes biocinéticas del proceso en régimen continuo, estudiándose al mismo tiempo la influencia del soporte de inmovilización sobre las mismas. Para ello, se aplica el modelo de Chen-Hashimoto de producción de metano, obteniéndose los valores de los parámetros cinéticos μmax y K, para cada uno de los casos estudiados. Se obtiene una disminución considerable de los valores de estos parámetros al aumentar la concentración de alpechín utilizada como influente, si bien este descenso de las constantes cinéticas varia según el soporte considerado.

A kinetic study has been made of the anaerobic olive mill wastewater fermentation process in fluid bed bioreactors containing clay supports in suspension, on which the microorganisms responsible for the process have been immobilized. Four concentrations of wastewater have been used (10%, 20%, 40% and 80%) to study the influence of the substrate concentration, and at the same time, of the immobilization support, on the biokinetic constants of the continuous process. The Chen-Hashimoto model of methane production has been applied, obtaining the values of the kinetic parameters μmax and K for each case studied. The values of these parameters decreased considerably with increasing concentration of influent wastewater, though this decrease varied depending on the support used. Se ha efectuado un estudio cinético del proceso de fermentación anaerobia del alpechín en biorreactores de lecho fluidizado que contienen en suspensión soportes de tipo arcilloso sobre los que se han inmovilizado los microorganismos responsables del proceso. Se utilizan cuatro concentraciones de alpechín (10%, 20%, 40% y 80%) para estudiar la influencia de la concentración de sustrato sobre las constantes biocinéticas del proceso en régimen continuo, estudiándose al mismo tiempo la influencia del soporte de inmovilización sobre las mismas. Para ello, se aplica el modelo de Chen-Hashimoto de producción de metano, obteniéndose los valores de los parámetros cinéticos μmax y K, para cada uno de los casos estudiados. Se obtiene una disminución considerable de los valores de estos parámetros al aumentar la concentración de alpechín utilizada como influente, si bien este descenso de las constantes cinéticas varia según el soporte considerado.