ANÁLISIS DE LA ETAPA DE HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA DEL SUERO LÁCTEO PARA LA OBTENCIÓN DE BIOETANOL
ANALYSIS OF THE LACTOSE HYDROLYSIS STAGE OF MILK WHEY TO OBTAIN BIOETHANOL
Verónica Capdevila1, María E. Vales1,2, Cristina Gely1, Ana Pagano1 (1) Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires (UNICEN), Facultad de Ingeniería, Núcleo de Investigación Tecnologías de Semillas y Alimentos (TECSE), Departamento de Ingeniería Química y Tecnología de los Alimentos, Av. del Valle 5737, (7400) Olavarría – Argentina, (2) Becaria de Iniciación Científico y Tecnológica, Facultad de Ingeniería (UNICEN), Argentina
Resumen
Se desarrolló un modelo de simulación de la hidrólisis de lactosa, principal carbohidrato del lactosuero, como primera etapa de la producción de bioetanol 2G (segunda generación) obtenido de residuos de alimentos. Se estudió experimentalmente la hidrólisis ácida y enzimática de un sustrato modelo de lactosuero (5-20% p/p lactosa) para obtener parámetros cinéticos necesarios para el modelado y simulación de los reactores involucrados para una escala de 88 t de lactosuero/h. Este análisis demostró ventajas comparativas de la hidrólisis enzimática en cuanto a dimensiones del reactor y condiciones operativas. Mediante un análisis exergoeconómico de este proceso se determinó que la hidrólisis enzimática con concentración 20% p/p lactosa, reacción modelada como pseudo-primer orden en un sistema óptimo de dos reactores (5 m3 y 4 m3) de mezcla completa en serie, resultó ser la más beneficiosa para una alcanzar 82% de conversión, involucrando un costo exergoeconómico de 31,2 U$S/s.
Abstract
A simulation model was developed for the hydrolysis of lactose, the main carbohydrate in whey, as the first stage in the production of 2G bioethanol (second generation) obtained from food waste. The acid and enzymatic hydrolysis of a model substrate of whey (5-20% w/w lactose) was studied experimentally to obtain the necessary kinetic parameters for the modeling and simulation of the reactors involved for a scale of 88 t of whey/h. This analysis demonstrated comparative advantages of enzymatic hydrolysis in terms of reactor dimensions and operating conditions. By means of an exergo-economic analysis of this process, it was determined that the enzymatic hydrolysis with concentration 20% w/w lactose, reaction modeled as pseudo-first order in an optimal system of two reactors (5 m3 and 4 m3) of complete mixture in series, be the most beneficial for achieving an 82% conversion, involving an exergo-economic cost of 31.2 U$S/s.
Palabras clave: biocombustible, modelado, simulación, exergía Keywords: biofuel, modeling, simulation, exergy