Escalamiento del proceso de extracción de proteínas de la microalga Arthospira platensis para el diseño de un reactor piloto

Abstract

El escalamiento para la extracción de proteínas de la espirulina empleando un reactor agitado de 400 litros. Iniciamos con la revisión de antecedentes, luego realizamos pruebas exploratorias a nivel de laboratorio con un reactor de 0,5 litros para determinar los factores y niveles en este caso temperatura (20 °C – 45 °C), tiempo (30min - 70min) y agitación (100 – 900 RPM). Seguidamente, hicimos un DOE para determinar la significancia de los factores y el punto óptimo para el rendimiento de extracción, para esta etapa la agitación no es significativa y la máxima extracción la obtenemos en un tiempo de 48 min a 42 °C, además obtenemos una correlación. En la etapa de 4 L, los rendimientos más altos se obtienen con el agitador Rushton y al corroborar los resultados notamos que hay una diferencia en el rendimiento experimental y el previsto por la correlación de la etapa 0.5 L, esto por el efecto del tipo de agitador en esta etapa. Hallamos el Np y obtenemos las gráficas de Np y Re para los diferentes impulsores. Finalmente, usamos la gráfica del número de potencia Np y el Re, tomando el criterio de mantener relación de potencia por unidad de volumen constante (P/V cte), para determinar la velocidad de agitación del impulsor. Los resultados son: impulsor Hydrofill 300 RPM, Pitched 288 RPM y Rushton 168. Los impulsores, bafles y el reactor se diseñaron mediante la similaridad geométrica con el reactor de 4 litros.

The scale-up for the extraction of proteins from spirulina using a 400-liter stirred reactor. We begin with the background check, then we perform exploratory tests at the laboratory level with a 0.5-liter reactor to determine the factors and levels in this case temperature (20°C - 45°C), time (30 min - 70 min) and stirring (100 – 900 RPM). Next, we do a DOE to determine the significance of the factors and the optimal point for the extraction performance, for this stage the agitation is not significant, and the maximum extraction is obtained in a time of 48 min at 42°C, we also obtain a correlation. In the 4 L stage, the highest yields are obtained with the Rushton shaker and when corroborating the results, we notice that there is a difference in the experimental yield and that predicted by the correlation of the 0.5 L stage, this is because of the type of agitator at this stage. We find the Np and obtain the graphs of Np and Re for the different impellers. Finally, we use the graph of the power number Np and Re, taking the criterion of maintaining a constant power ratio per unit volume (P/V cte), to determine the agitation speed of the impeller. The results are: Hydrofill 300 RPM impeller, Pitched 288 RPM and Rushton 168. The impellers, baffles and the reactor were designed using geometric similarity with the 4-liter reactor.