Efecto de la agitación sobre la producción de CO2 por hongos septados (Aspergillus versicolor) y no septados (Rhizopus microsporus) en cultivo en medio sólido Öffentlichkeit Deposited
Solid state culture is considered as an alternative to traditional submerged or liquid culture. However, the lack of technical scale up knowledge has limited its application at pilot and industrial scale. The aim of this work was evaluate the effect of mixing over the CO2 production in cultures of septate and non-septate fungi. As septate and as non septate fungi strains of Aspergillus versicolor and Rhizopus microsporus respectively were selected. Both microorganisms were chosen due to their high CO2 production rate, their morphology and because they show a certain grade of thermotolerance. As support, washed and sieved sawdust (0.42 mm – 3.36 mm) was selected due to holding water capability (2.78 g/gms) and its mechanical resistance. Also, this is a cheap material, easily acquirable and for its composition rich in structural carbohydrates can be considered as an inert support. A strategy for data adjustment by discrete intervals was developed for the estimation of kinetic parameters. With this strategy we were able to establish a criterion of selection of the symmetric section for the CO2 production curve and estimate the kinetic parameters related to CO2 production. The effect of temperature over CO2 production and specific CO2 production rate was assessed. It was established that incubation temperature for both microorganisms must be 37.5 °C. The increase of temperature in axial and radial direction in thicker tubular reactors (4.5 cm of diameter) was evaluated. The radial temperature gradient was 1.2 °C in R. microsporus cultures and 2.8 °C in A. versicolor cultures. The axial direction gradient was significantly less, 0.25 °C in R. microsporus cultures and 1.45 °C in A. versicolor cultures. These temperature increments were not harmful for none of these microorganisms. Measurement of temperature at the input and output air current in the horizontal tank reactor allowed determining temperature gradients of 2.19 °C in A. versicolor cultures and 0.98 °C in R. microsporus cultures. Finnally, the effect of mixing over CO2 production was assessed in both microorganisms. In the cultures of the septated fungi (A. versicolor), the intermittent mixing improved the CO2 production rate in 26 % and also the temperature gradient was significantly less, 1.78 °C. In cultures of non-septated fungi (R. microsporus) the CO2 production rate increased 133 %. In this case, temperature gradient was 1.60 °C and a dimorphism phenomenon from mycelium to single cells was induced.
El cultivo en medio sólido se considera como una alternativa viable al tradicional cultivo sumergido o en medio líquido. Sin embargo, la falta de datos técnicos para el escalamiento de estos procesos ha limitado su aplicación a nivel piloto e industrial. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la agitación sobre la producción de CO2 en cultivos de hongos septados y no septados. Como hongo septado se eligió una cepa de Aspergillus versicolor y como hongo no septado se eligió una cepa de Rhizopus microsporus. Ambos microorganismos se eligieron por sus altas tasas de producción de CO2, su morfología y porque son consideradas termotolerantes. Como soporte se eligió aserrín de pino lavado y tamizado (0.42 mm – 3.36 mm) debido a su alta capacidad de retención de agua (2.78 g/gms) y alta resistencia mecánica. Además, es un material económico, disponible y, por su composición rica en carbohidratos estructurales, puede considerarse como un soporte inerte. Se desarrolló una estrategia de ajuste por intervalos discretos para la estimación de los parámetros cinéticos a través del modelo logístico. Con esta estrategia se pudo establecer un criterio de selección de la sección simétrica de la curva de producción de CO2 y estimar de manera confiable los parámetros cinéticos asociados a la producción de CO2. Posteriormente, se evaluó el efecto de la temperatura sobre la producción de CO2 y sobre la tasa específica de producción de CO2. Se concluyó que la temperatura de incubación para los cultivos de ambos microorganismos en reactores tubulares y de tanque horizontal debe ser de 37.5 °C. Se evaluó el incremento de temperatura en dirección axial y radial en reactores tubulares gruesos (4.5 cm de diámetro). El gradiente de temperatura radial fue de 1.2 °C con R. microsporus y de 2.8 °C con A. versicolor. El gradiente de temperatura en dirección axial resultó significativamente menor 0.25 °C con R. microsporus y de 1.45 °C con A. versicolor. Estos incrementos de temperatura no fueron nocivos para la producción de CO2 para ninguno de los microorganismos. En el reactor de tanque horizontal sin agitación se registró la temperatura en las corrientes de entrada y salida de air, obteniendo gradientes de 2.19 °C con A. versicolor de 0.98 °C con R. microsporus. Finalmente, se evaluó el efecto de la agitación sobre la producción de CO2 con ambos microorganismos. En los cultivos con el hongo septado (A. versicolor), la agitación mejoró la tasa de producción de CO2 en un 26 % y además hubo una disminución significativa sobre el gradiente de temperatura axial que fue de 1.78 °C. En los cultivos con el hongo no septado (R. microsporus) la tasa de producción de CO2 mejoró en un 133 %. En este caso el gradiente de temperatura axial fue de 1.60 °C. En el cultivo con hongos no septados se indujo la forma levaduriforme de R. microsporus.
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