U N I V E R S I D A D A U T O N O M A M E T R O P O L I T A N A

I Z T A P A L A P A

C , 6 , s .

I N G E N I E R I A B I O Q U I M I C A I N D U S T R I A L

R E P O R T E F I N A L D E L S E R V I C I O S O C I ’ A L :

/ESTUDIO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN FERMENTACION SOLIDA y

,

t

ELABORADO POR: L A U R A h Z A WDOYRA RAFAEL GERARDO ABARCA ORTEGA

d b

i $ t

AGRADECIMIENTOS

AGRADECEMOS LA DIRECCION, LA AYUDA Y PACIENCIA DEL M. EN C.

SERGIO HUERTA O. ,DEL M. EN C. MARIAN0 GUTIERREZ ROJAS Y DEL

DOCTOR ERNESTO FAVELA TORRES , QUI ENES INTERVINIERON DI RECTAMENTE

EN EL ASESORAMIENTO DE NUESTRO SERVICIO SOCIAL E HICIERON

POS1 BLE SU REAL1 ZACI ON.

TAMBIEN AGRADECEMOS A TODOS AQUELLOS PROFESORES,

COMPAREROS Y AMIGOS QUE NOS GUIARON Y APOYARON EN ALGUNA ETAPA

DEL PROYECTO.

f

MUCHAS GRACIAS

LAURA MEZA VUDOYRA

RAFAEL ABARCA ORTEGA.

I N D I C E

1. TITULO

2. INTRODUCCION

PAG. 1

1

3. OBJETIVOS 6

3.1 OBJETIVOS OENERALES

3.2 OBJETIVOS PARTICULARES 1095413

4. MATERIALES Y METODOS 7

4.1 DISENO, SELECCION Y CARACTERIZACION DEL EQUIPO

4- 1 1 DISENO DE EQUIPOS

4.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO

Y ENFRIAMIENTO

CURVA DE CALENTAMIENTO 40 2- 1

4- 2- 2- CURVA DE ENFRIAMIENTO

4- 3- FERMENTACIONES

4- 3.1 PRIMERA FERMENTACION

40 3-2- SEGUNDA FERMENTACION

,

5. RESULTADOS 10

5.1 DISENO, SELECCION Y CALIBRACION DEL EQUIPO

5- 2- ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO

Y ENFRIAMIENTO

5- 2- 1 - ECUACION DE CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE

5- 2- 2- ECUACION DE ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE

5- 3- FERMENTACIONES

5- 3- 1 PRIMERA FERMENTACION

5- 3- 2- SEGUNDA FERMENTACION

6- DISCUSIONES

7. CONCLUSIONES o

8. RESUMEN

E). ANEXOS

9.1. DESCRIPCION Y MANEJO DE LOS EQUIPOS DISEHADOS

(TERMOPARES)

9- 1 - 1 CALIBRACION DE LOS CENSORES TERMICOS

9-1-2- FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE

HUMIDIFICACION Y MANUAL DE USUARIO DE SISTEMA

DE HUMIDIFICACION

9.2 CARACTERIZACION DEL EMPAQUE UTILIZADO

9-2-1- CALCULO DE LOS COEFICIENTES TERMICOS K Y hA

9- 2.2- CONDICIONES DEL EMPAQUE INOCULADO

9- 2- 2- 1 CONSERVACION Y PREPARACION DEL INOCULO

9.2.2- 2 PREPARACION DEL EMPAQUE

9.3 APLICACIONES DEL SISTEMA DE HUMIDIFICACION EN

FERMENTADORES DE MAYOR TAMARO.

9.4 PROGRAMAS UTILIZADOS

10. NOTACION UTILIZADA

11. BIBLIOGRAFIA

2’;r

46

.4Y I

1 I

i I

1.-TITULO:

ESTUDIO DE L A TRANSFERENCIA DE CALOR EN L A FERMENTACION SOLIDA

2. INTRODUCCION

EL TERMINO FERMENTACION SE REFIERE A TODO PROCESO POR EL CUAL

LA MATERIA ORGANICA SE TRANSFORMA EN PRODUCTOS (ESPECIFICOS) POR LA

ACTIVIDAD (CONTROLADA) DE CEPAS DE M I CROORGANI SMOS CDOUZOU, 1986-l.

LAS FERMENTACI ONES PUEDEN SER PRI NCI PALMENTE DE DOS TI POS

C REVAH. 1 Y81 1 :

F. LIQUIDA. LOS SUBSTRATOS EN LA MAYORIA SOLUBLES, DISUELTOS O

SUSPEND1 DOS EN AGUA ESTAN IGUALMENTE ACCESI BLESA

LOS MI CROORGANI SMOS, Y CUYA C@NCENTRACI ON

DI SMI NUY E DURANTE LA FERMENTACI ON.

'F. SOLIDA. S I N LA PRESENCIA DE AGUA LIBRE, DONDE LA MAYORIA

DEL SUBSTRATO SE ENCUENTRA I NI C I ALMENTE

I NACCESI BLE A LOS MI CROORGANI SMOS Y CUYA

DI SPONI B I L I DAD PUEDE DI SMI NU1 R, AUMENTAR O

PERMANECER CONSTANTE DURANTE LA FERMENTACION.

DENTRO DE LAS VENTAJAS DE L A FERMENTACION SOLIDA SE ENCUENTRAN

CFAVELA E. 1990>:

- UTILIZACION DE MATERIALES DE kSECH0 COMO SUBSTRAT0

- EL VOLUMEN DE OPERACION POR UNIDAD DE MASA DE SUBSTRATO ES

CONSIDERABLEMENTE MENOR EN COMPARACION CON EL DE LA FERMENTACION

L I QUI DA

\

- DEBIDO A LOS BAJOS NIVELES DE HUMEDAD UTILIZADOS, EL RIESGO DE

CONTAMI NACI ON BACTERI ANA ES M I N I MO

1

- LAS CONDICIONES DE CULTIVO DE LOS HONGOS SON MUY PARECIDAS A LAS

DE SU HABITAT NATURAL

S I N EMBARGO, TAMBIEN PRESENTA DESVENTAJAS:

- EL SUBSTEATO NECESITA UN PRETRATAMIENTO

- VARIEDAD LIMITADA DE MICROORGANISMOS PARA DESARROLLARSE EN MEDIO

SOLI Do - PRESENTA SERIAS DIFICULTADES CON L A TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR

EN LOS TRABAJOS REALIZADOS DENTRO DE LA PLANTA PILOTO DE

FERMENTACIONES SE HA ENCONTRADO QUE LA ACUMULACION DE CALOR

METABOLICO, ES UNO DE LOS ASPECTOS LIMITANTES PARA EL USO A GRAN

ESCALA DE ESTE T IPO DE PROCESOS, OCASIONA EFECTOS RELEVANTES EN EL

CRECIMIENTO DEL MICROORGANISMO. SE HA ENCONTRADO QUE L A

DEPENDENCIA DE p CON L A TEMPERATURA OBEDECE A LA ECUACION DE

ARREHNI US C R E V A H , 1981 3 :

p = A EXP C-Ea/RD

POR LO CUAL, PARA QUE EL MICROORGANISMO SE DESARROLLE

ADECUADAMENTE, ES NECESARIO QUE SE ENCUENTRE EN UN RANGO OPTIMO DE

TEMPERATURA. DEBE TOMARSE EN CUENTA QUE DURANTE LAS PRIMERAS HORAS

DE L A FERMENTACION SE DEBE SUMI\NISTRAR CALOR PARA L A GERMINACION

DE LAS ESPORAS, Y POSIERIOR~NTE DURANTE EL CRECIMIENTO DEL

MICROORGANISMO HAY GENERARACION DE CALOR, SOBRE TODO DURANTE LA

FASE EXPONENCI AL.

EL BALANCE DE ENERGIA EN EL FERMENTADOR EN ESTADO ESTACIONARIO

ES CNARAHARA et al, 1984>:

-.

2

0 E SAL O

O O O O O O O O O O

E ENT

O E ACUM O

Q E DiS E MET O

EENT + EMET - EACUH = ESAL + EDIS

DONDE CADA TERMINO SE DEFINE COMO SIGUE:

EENT = FENT HENT

EHET = qM ESAL = FSAL HSAL

EDIS = hA*CTm-Tomb3

EACUM = K Grn dt

c 1 3

c 21

c 3>

c 43

c Ei> C . 6 3

PARA CONOCER LAS PROPiEDADES TERHICAS DEL EMPAQUE ES NECESARIO

ESTABLECER UN BALANCE DE ENERGIA, PERO AHORA DESPRECIANDO EL CALOR

METABOLICO, SE TIENE QUE C BIRD .1987>:

EACUM = EENT - ESAL - EDIS 4

K d t m = CFXNT HENT - FSAL H S A L ~ - MCTm - Lamb3 dt

c 72

C 83

AHORA. CONSIDERANDO QUE TODO EL AIRE QUE SALE ES IGUAL

AL QUE ENTRA. TENEMOS:

K d t m = FENTCHENT - HSAL> - M C T m - Tamb> C 9> d t

DIVIDIENDO TODO ENTRE C T m - Tamb> Y REARREGLANDO:

+ h A ClO> FENTC HENT -HSAL> = K C dtm/dL> T m - Tamb T m - Tamb

E S T A ULTIMA ECUACION CORRESPONDE A UNA ECUACION LINEAL CUYA

PENDIENTE ES K Y CON ORDENADA AL ORIGEN IGUAL A M.

LA ELIMINACION DE CALOR E N EL FERMENTADOR PUEDE REALIZARSE DE

DOS MANERAS C BIRD. 1 9 A 8 7 > :

CONDUCCI ON. ES LA FORMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR E N LA CUAL.,

EL INTERCAMBIO DE ENERGIA OCURRE DE LA REGION DE

MAYOR A LA DE MENOR TEMPERATURA POR EL MOVIMIENTO

CINETICO O EL IMPACTO DIRECTO DE LAS MOLECULAS. LA

CONDUCCION DE CALOR SE R I G E DE ACUERDO CON LA LEY

DE FOURIER.

8< = -KA d t c113 dx I

SE LE LLAMA CdNVECCION CUANDO UN FLUIDO EN i

CONVECCI ON.

MOVIMIENTO PASA !SOBRE UN CUERPO SOLIDO o FLUYE

DENTRO DE UN CANAL Y Si LAS TEMPERATURAS DEL FLUIDO

O DEL CANAL SON DIFERENTES HABRA TRANSFERENCIA DE

CALOR ENTRE EL FLUIDO Y LA S U P E R F I C I E

SOLIDA. DEBIDO AL MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE EL

FLUIDO Y LA S U P E R F I C I E .

4 -

EN EL CASO DE LA CONVECION FORZADA EL MOVIMIENTO

DEL FLUIDO ES INDUCIDO ARTIFICIALEMENTE. LA

CONVECCION SE R I G E DE ACUERDO CON LA LEY DE NEWTON.

Q = MCTW-TAMB~ c12>

EN TRABAJOS REALIZADOS CON ANTERIORIDAD SE LLEGO A LA

CONCLUSION DE QUE LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA SE PODRIA CONTROLAR

UTILIZANDO DIFERENTES FLUJOS DE AIRE. CLOPEZ P Y LOPEZR 1988> ;Y DE

HECHO, E N LA PRACTICA, EL CONTROL DE LA TEMPERATURA DEL

FERMENTADOR SE LLEVA A CABO CUANDO SE ELIMINA EL EXCESO DE CALOR

GENERADO POR MEDIO DE AIREACION DE ACUERDO CON LO

S I G U I ENTE: C GRAJEK, W . 1 9 8 8 3

L = Qi. CHSAL - HENT> C13>

DONDE:

ASIMISMO, SE CONCLUYO QUE LA TEMPERATURA Y EL CONTENIDO DE

HUMEDAD DEL EMPAQUE PUEDEN CONTROLARSE POR MEDIO DE AIREACION.

CUYA TASA ES CONTROLADA POR LA NATURALEZA DEL MICROORGANISMO

UTILIZADO, EL GRADO DE REQUERIMIENTO DE OXIGENO PARA LA S I N T E S I S

DEL PRODUCTO, LA CANTIDAD DE CALOR METABOLIC0 A REMOVER DEL

EMPAQUE, LA ALTURA DEL LECHO E ~ A C A D O . ADEMAS DE LA FRACCION DE

E S P A C I O S VACIOS DENTRO DEL MISMO.

TOMANDO E N CUENTA L O ANTERIOR SE D E C I D 1 0 HACER EL ESTUDIO DE

TRANSFERENCIA DE CALOR, UTILIZANDO DIFERENTES FLUJOS DE A I R E PARA

EL CONTROL DE TEMPERATURA DE LA COLUMNA.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVOS GENERALES

CONOCER LA TRANSFERENCIA DE CALOR DURANTE LA FERMENTACION

SOLIDA DE LA P r h P A DE CAFE.

- REMOVER EL CALOR ACUMULADO DURANTE LA FERMENTACION SOLIDA. .

3.2 OBJETIVOS PARTICULARES

- DISENO Y CARACTERISACION DE EQUIPO PAR& ACONDICIONAMIENTO DE

AI R E

f i I

Q

- DETERMINAR LOS GRADIENTES AXIALES Y RADIALES DE LA TEMPERATURA

DEBIDOS AL, CALOR PRODUCIDO DURANTE LA FERMENTACION.

- OBTENCION DE C I N E T I C A S DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO E N UN

MEDIO DE CULTIVO S I N INOCUr-O.

- OBTENCION DE LAS CONDICIOLNES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO

PARA SER APLICADAS E N UN MEDIO DE CULTIVO INOCULADO.

I

- CONTROL DE LA TEMPERATURA E N UN PROCESO DE FERMENTACION SOLIDA.

. 4. MATERIALES Y METODOS

4.1 D I S E R 0 DE EQUIPO

DEBIDO A QUE ERA NECESARIO ' CONTAR CON UN EQUIPO QUE PROPORCI ONARA AI R E SATURADO A DIFERENTES TEMPERATURAS FUE

NECESARIO DISEFIAR UN SISTEMA PARA TAL EFECTO CVER ANEXO 9 . 1 3

4.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO.

PARA PODER CONTROLAR LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA ERA

NECESARIO CONOCER LAS CARACTERISTiCAS DE CALENTAMIENTO Y

ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE. CUANDO ESTE SE ENCONTRABA S I N INOCULAR,

POR LO QUE SE HICIERON CURVAS DE CALENTAMIENTO Y

ENFRIAMIENTO L A S CUALES MAS TARDE NOS SERVIRIAN PARA HACER LOS MODELOS .

4.2.1 CURVA DE CALENTAMIENTO

SE MONTO EL SISTEMA DE ACUERDO CON LA FIGURA 1 C Y CON LAS

CARACTERISTICAS DEL ANEXO 9 .1 .2 , PARA ESIE CASO SE PROCEDIO A

EMPACAR LA COLUMNA DE ACUERDO CON LAS CONDICIONES ESPECIFICADAS EN

EL ANEXO 9 .2 .1 , SE HICIERON VARI os EXPERIMENTOS UTI LI ZANDO DIFERENTES GASTOS. DE A I R E CALIENTE HUMEDO : 1.86, 4.80, 6.90,

7.50 y 1 9 . 1 l/min. E N ESTE EXPERIMENTO SE REGISTRARON TEMPERATURAS

RADIALES Y AXIALES ASI COMO TAMBIEN EL TIEMPO E N QVE TARDO E N

LLEGAR LA COLUMNA A UNA TEMPERATURA APROXIMADA DE 35 c, PARA t r

CADA UNO DE LOS GASiOS UTILIZADOS

4.2.2. CURVA DE ENFRIAMIENTO

LAS CONDICIONES DE OPERACION FUERON LAS MISMAS QVE LAS

ANTERIORES PERO EN E S T A SE U T I L I Z O A I R E DE LINEA Y SE

REGISTRARON LOS TIEMPOS E N QVE LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA

DISMINUIA DE 35 C A 23 C APROXIMADAMENTE. LOS FLUJOS UTILIZADOS

FUERON 3.2. 5.6. 7.5. 1 9 . 1 1 / min .

i

7

4.3. 'FERMENTACIONES.

CON EL F I N DE PROBAR LOS MODELOS OBTENIDOS CON L A S CURVAS DE

CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO SE P R O S I G U I 0 A HACER DOS FERMENTACIONES.

4.3.1 PRIMERA FERMENTACI ON

CLAS CARACTERISTICAS DE EMPAQUE DE LA COLUMNA VIENEN

D S C R I T A S E N EL ANEXO . SECCION 9.2.2. 3

E N E S T A FERMENTACION NO SE U T I L I Z O A I R E DE LINEA. PRIMERO SE LE

INYECTO A LA COLUMNA UN FLUJO DE A I R E CCALIENT-HUMEDO3DE 23 l/min CCON EL F I N DE CALENTAR R A P I D 0 EL EMPAQUE3 POR MEDIA HORA. LUEGO SE

CAMBIO EL FLUJO A 4 1/min . SE REGISTRARON TEMPERATURAS CADA MEDIA

HORA. SE MIDIERON p H I N I C I A L Y F I N A L , HUMEDAD I N I C I A L Y FINAL Y SE

OBSERVO AL MICROSCOPIO EL CRECIMIENTO DEL MICELIO. PARA UN MEJOR

ESTUDIO, LA COLUMNA SE D I V I D I O E N SIETE PARTES C h l . . . h7 DE ABAJO HACIA ARRIBA3 .VER F I G . 1 C DEL ANEXO 9.1.2. LA MEDICION DE pH SE HIZO CON UNA MEZCLA DE PULPA CON AGUA DESTILADA UTILIZANDO UN

POTENCIOMETkO. PARA LA MEDICION DE HUMEDAD SE U T I L I Z O UNA

TERMOBALANZA.

5.3.2 SEGUNDA FERMENTACION

HACIENDO UN ANALISIS DE LOS DATOS O B T E N I I X S SE MONTO UNA SEGUNDA

FERMENTACION VARIANDO LA DENSIDAD DE EMPAQUE DE 0.9 Kg /1 A

1.1- Kg / 1 Y CAMBIANDO EL $LUJO DE A I R E CALIENTE HUMEDO DE

4.86 1/min A 1.864 l / m i n , !4UNQUE AL I N I C I O TAMBIEN SE LE

SUMINISRO UN FLUJO DE A I R E DE 23 l/min DURANTE MEDIA HORA

PO!SIERIORMENTE SE LE S U M I N I S R O EL A I R E A UN FLUJO DE 1.864

SE REGISZaARON TEMPERATURAS A X I A L E S CADA

MEDIA HORA, SE M I D I 0 p H Y HUMEDAD I N I C I A L Y F I N A L , SE OBSERVO

CRECIMIENTO DE MICELIO Y SE REGISTRO PRODUCCION DE CO2, MEDIANTE

UNA REACCION CON NaOH A p H 1 1

i

CO2 + 2NaOH ----- > NazCDs

9

5.REdTADOS

5.1 DISERO Y SELECCION DE EQUIPO

COMO SE MENCIONO EN E L ANEXO, SE HICIERON A LO LARGO DEL

ESTUDIO T R E S D I S E R O S DE EQUIPOS DE LOS CUALES E L SISIEMA QUE

PROPORCIONO EL A I R E CON LAS CARACTERIS11CAS DESEADAS FUE EL

DE LA AUTOCLAVE MODIFICADA QUE BRINDA A I R E CALIENTE HUMEDO Y A I R E

FRESCO A DIFERENTES FLUJOS QVE VAN DE O. l/min HASTA 25 l/min S I N

PONER EN PELIGRO EL EQUIPO A U T I L I Z A R EN LOS S I G U I E N T E S

EXPERIMENTOS.

5.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO Y Eh&RIAMIENTO.

CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LAS CURVAS DE

CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL MEDIO, SE OBTUVO UNA ECUACION PARA

CADA UNA DE LAS E X P E R I E N C I A S , CUYA FINALIDAD S E R I A SU UTILIZACION

POSTERIOR PARA PODER PREDECIR EL TIEMPO DE CALENTAMIENTO O

ENFRIAMIENTO DE LA COLUMNA DURANTE EL PROCESO FERMENTATIVO.

5.2.1 ECUACION DE CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE

A CONTINUACION SE MUESTRAN LOS RESULTADOS QUE INDICAN

CUANTO TIEMPO TARDO LA COLUMNA E N LLEGAR AL ESTADO ESTACIONARIO * SUMINISTRANDOLE VARIOS FLUJOS DE A I R E CALIENTE HUMEDO.

GASTOC 1 / min 3 TIEMPO C HORAS 3 5 t i

7.5 1.864

4.869

6.290

7.559

8.033

3. 0

2. o 1.75

1.5

19.107 o. 5

- * TEMPERATURA HOMOGENEA E N EL EMPAQUE.

GRAFICANDO TIEMPO CONTRA GASTO SE OBTIENE L A SIGUIENTE

GRAFICA 5.1

curtun DE cnmnmxmo e

5.

c

3.

2.

1.

F I G 5 . 1 CURVA DE CALENTAMIENTO

DEL EMPAQUE SIN INOCULAR

A DIFERENTES FLUJOS DE

AIRE CALIENTE HUMEDO

Y COMO SE PUEDE OBSERVAR TIENE UN COMPORTAMIENTO

HIPERBOLICO, EL CUAL PERMITE DARSE CUENTA DE QUE A FLUJOS ALTOS

C 1 9 . 1 l/min 3 SE CALIENTA EN MEDIA HORA EL EMPAQUE.

L A ECUACION QUE DESCRIBE E m COMPORTAMIENTO ES LA SIGUIENTE:

2

T = 81/ ( 6 - 4 ) DONDE T ES TIEMPO

G ES G A S 0

11

_- - ...__.___I-- - -I

EN CUANTO AL REGISTRO DE TEMPERATURAS RADIALES Y AXIALES COMO SE . OBSERVA EN LA GRAFICA 5.2 NO EXISTIERON GRADIENTES

RADIALES. LAS TEMPERATURAS ERAS CASI LAS MISMAS C + - O. 3 C 3 , EN CAMBIO EN LAS LECTURAS AXIALES SI SE VEN CLARAMENTE LOS

GRAD1 ENTES DE TEMPERATURA C + - 4 . 5 C A LO LARGO DE TODA L A COLUMNA3.

FUE POR ESTO QUE EN LOS POSTERIORES EXPERIMENTOS SOLO SE

REG1 STRARON TEMPERATURAS AX1 ALES.

CWI No CWD1ICWIk.s RADIALES Y AXIALEL 11

WWDlrWTLS Rl lDIALU LO

9-

1.

7.

6.

5.

I

3.

2.

1.

FIG 5 . 2 ORAFICA DONDE S E APRECIAN LOS ORADIENTES RADIALES EN EL

EL EMPAQUE DE LA COLUMNA TOXANDOLO COMO L A RESTA DE

L A MAYOR TEMPERATURA A L A DE MENOR TEMPERATURA EN UNA

XISMA ALTURA , Y LOS AXIALES COMO L A RESTA DE L A MAYOR

TSMPERATURA A L A DE MENOR TEMPERATURA, A DIFERENTES

ALTURAS.

12

.

2.5

2.

1.5.

1. A

@

E f .5. Y

U ci o.

. E

5.2.2. MODELO DE ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE.

.I E t i F R I r r i I ~ O DEL EWW4UE

t

t

4 4 4 4 b 4 $ d lb 1'1 1s 1'3 l'r lb 1'6 h 1'8 1'9 :

SE MUESTRA A CONTINUACION LOS RESULTADOS DE ENFRIAMIENTO

DEL EMPAQUE. UTILIZANDO A I R E DE L I N E A EN L A COLUMNA EMPACADA.

GASTO C 1 / min >. TIEMPO C HORAS)

3.287 2.00

5.660 1.75

7.55 1.25

19.107 O. 508

GRAFICANDO TIEMPO CONTRA GASTO SE OBTIENE LA GRAFICA 5 .3 .

UTILIZANDO DIFERENTES

FLUJOS DE AIRE CALIENTE

WUMEDO. -

. 1 3

Y COMO SE PUEDE OBSERVAR TIENDE O SE PARECE A UNA

LINEA RECTA CCON PENDIENTE NEGATIVA >LO QUE INDICA QUE VARIA

INVERSAMENTE EL TIEMPO DE ENFRIAMIENTO CON EL GASTO UTILIZADO . L A ECUACION QUE DESCRIBE ESTE COMPORTAMIENTO ES L A SIGUIENTE:

T 2.186401 - 0.091135 G DONDE T TIEMPO

G GASTO

5.3 FERMENTACIONES

5.3.1. PRIMERA FERMENTACION

L A FERMENTACION AL I N I C I O FUE SOMETIDA A UN FLUJO DE

1 9 . 1 1 / min CON EL F I N DE LOGRAR UN RAPIDO CALENTAMIENTO DEL

EMPAQUE C 0.5 HORAS 3,. PERO DEBIDO A QUE AUMENTO LA

*TEMPERATURA A 40 C SE TUVO QUE INYECTAR AIRE DE LINEA A UN FLUJO DE 19

l / m i n ,EN DIEZ MINUTOS SE LOGRO BAJAR DE 40 A 34 C. CUANDO YA

ESrUVO EL EMPAQUE A LA TEMPERATURA ADECUADA SE CAMBIO EL FLUJO DE

AIRE A HUMEDO CALIENTE Y A 4 1/ min.

DURANTE L A FERMENTACION COMO SE VE EN L A GRAFICA 5 . 4 HUBO UN

INCREMENTO DE TEMPERATURA , YA QUE EL EMPAQUE DE HABER ESTADO EN

UN PR INCIP IO A 22 C LLEGO A 36 -38 C , MAS S I N EMBARGO ESIE

INCREMENTO NO FUE COMO SE ESPERABA C 40-45 C > . EL MAXIM0 SE

REGISTRO A LAS 46 HORAS DE FERM~NTACION, EN LA PARTE SUPERIOR DE L A COLUMNAC 38 C> . L A COLUMNA SIEMPRE PRESENTO GRADIENTES AX1 ALES

DE TEMPERATURA DE 0.6 - 3 C . POR LO GENERAL DESPUES DE LAS 24

HORAS DE FERMENTACION SE VIO QUE EN L A PARTE SUPERIOR DE LA

COLUMNA REGISTRO MAYORES TEMPERATURAS QUE EN L A PARTE INFERIOR.

14

G R W . 5 .4 TEXPERATURAS AXIALES DE L A COLUMNA.

EN L A PRIMERA FERWENTACION

LA HUMEDAD I N I C I A L DEL EMPAQUE FUE: AL 70%

Y EL pH I N I C I A L DE 4.81

LOS RESULTADOS FINALES FUERON: -

PH HUMEDAD X

1 5.91 49.7

2 6.07 48.9

3 6.04 54.7

4 5.88 54.5 .

5 6.11 57

6 6.45 53.7

52.5 7 6.52 -

1 5

COMO SE PUEDE OBSERVAR EN LOS RESULTADOS, EL pH AUMENTO ENTRE

UNA Y DOS UNIDADES Y L A HUMEDAD DISMINUYO APROXIMADAMENTE UN 20 %

5.3 .2 SEGUNDA FERMENTACION . DEBIDO A QUE SE REGISTRO LA PRODUCCION DE COZ, ERA MUY

IMPORTANTE MANTENER CONSTANTE EL FLUJO DE AIRE EN TODA LA

FERMENTACION POR LO QUE DESPUES DE DOCE HORAS DE FERMENTACION QUE

SE CHECO L A TEMPERATURA DE LA COLUMNA Y SE VIO QUE ESTABA MUY BAJA C 21-28 C 3 SE DECID10 CONTROLAR LA TEMPERATURA CON LOS

LIMITES DEL CONTROLADOR DE TEMPERATURA, PARA LOGRAR QUE L A COLUMNA

SE CALENTARA, MAS S I N EMBARGO NUNCA SE LOGRO CALENTAR

COMPLETAMENTE, COMO SE PUEDE OBSERVAR EN LA SIGUIENTE GRAFICA 5.5

SIEMPRE MOSTRO UN GRADIENTE DE TEMPERATURA ENTRE 8 Y 10 C , CABE

MENCIONAR QUE SOLO L A PARTE BAJA DE LA COLUMNA LOGRO

CALENTARSE HASTA UNA TEMPERATURA DE 37 C. EL EXPERIMENTO DURO 62

HORAS.

FIO 5 . 5 TEMPERATURAS AXIALES DE L A COLUMNA - EN LA SEOUNDA FERMENTACION.

. LA HUMEDAD I N I C I A L DEL EMPAQUE = 70 %

EL pH I N I C I A L DEL EMPAQUE = 4.8

LOS RESULTADOS FINALES FUERON PARA CADA ALTURA:

I

I

ALTURA PH HUMEDAD C X 3

I

1

2

3

4

5

6

~

4.24

6. 39

7.19

7. o9 6.52

6.61

60.70

63.7

63.60

51. o 53.8

55 .4

COMO SE OBSERVA. EL pH EN L A MAYOR PARTE DE L A COLUMNA AUMENTO

HASTA MAS DE DOS UNIDADES MIENTRAS QUE EN LA ZONA MAS BAJA SE VE QUE DISMINUYO TRES DECIMAS. TAMBIEN POR OTRO LADO VEMOS QUE LA

HUMEDAD DISMINUYO ALREDEDOR DE UN 7 % A 20 %.

, COMPARANDO LOS RESULTADOS DE L A PRIMERA FERMENTACION Y DE LA t

SEGUNDA EN CUANTO pH Y HUMEDAD ENEMOS LAS GRAFICAS 5.6a Y L A 5.6b I

LAS CUALES PERMITEN VER QUE LAS CONDICIONES DE L A SEGUNDA

FERMENTACI ON FUERON MUY HETEROGENEAS AL F I NAL.

17

GRAF. 5.6 a PORCENTAJE DE

HUMEDAD FINAL

DEL EMPAQUE DE

LAS DOS FERMENTA-

CIONES.

GRAF. 5.6b p H FINAL DEL

DEL EMPAQUE DE

LAS DOS FERMEN-

TACIONES.

CON RESPECTO AL CRECIMIENTO DE MICELIO, ESTE FUE TAMBIEN MUY

.HETEROGENEO, YA QUE EN LA PARTE INFERIOR DE LA COLUMNA HUBO

BASTANTE CRECIMIENTO EN LAS ORILLAS Y POCO EN EL CENTRO, Y EN LA

PARTE SUPERIOR CASI NO, SOLO EN L A PARTE SUPERFICIAL SE

PRESENTO.

DE ACUERDO AL CONSUMO DE NaOH POR LA REACCION DE COZ, PRODUCIDO

POR EL MICROORGANISMO SE V IO QUE A LAS 20 HORAS DE FERMENTACION

EMPEZO A HABER MAS DESARROLLO DE HONGO Y A LAS 44 HORAS HUBO UN

INCREMENTO MAYOR COMO SE VE EN L A GRAFICA 5.7

CRECIMIENTO DEL nomo EN ncammncIw -2

165 CRECIMIMiO DEL MICELIO

"'1 129

.

FIG b. 7 ORAFICA DE CRECIMIENTO DEL

ASPEROILLUS NIOER DURANTE

L A SEOUNDA FERMENTACION

BAJO L A CUANTIFICACION DE

PRODUCCION DE C02

\

19

( I

!

! i i I 4

I

I I I I

6. DISCUSIONES . 109513 EN CUANTO A LOS RESULTADOS DE CARACTERIZACION DEL EQUIPO SE V I O

CLARAMENTE QUE, A FLUJOS DE 5 1/ min SE CONSEGUIA QUE EL AIRE QUE

SALIA,DEL ACONDICIONADOR DE AIRE, TENIA UNA TEMPERATURA CASI

CONSTANTE C +- O. 353 EN CAMBIO CUANDO SE TRABAJO A FLUJOS DE 1 1 /min

EL AIRE QUE SAL IA TENIA UNA DIFERENCIA DE +/ - 2 . 4 C LO QUE

POSTERIORMENTE EVITARIA TENER UN BUEN CONTROL EN LA TEMPERATURA DE

LA COLUMNA. FUE POR E S O QUE SE DECICIO USAR GASTOS ALTOS Y TENER

UNA PURGA ANTES DE LA ENTRADA DE LA COLUMNA, CON EL F I N DE

GARANTIZAR AIRE A UNA TEMPERATURA MAS O MENOS CONSTANTE PARA

I NYECTAR.

AL HACER LAS CURVAS DE CALENTAMIENTO Y DE ENFRIAMIENTO DE EL

EMPAQUE SE VIO QUE AL UTILIZAR FLUJOS PEQUENOS DE ALREDEDOR DE

1.86 l/min EL TIEMPO QUE SE REQUERIA PARA CALENTAR O ENFRIAR TODO

EL EMPAQUE DE UNA MANERA HOMOGENEA ERA DE 7.5 HORAS EN CAMBIO AL

UTILIZAR FLUJOS DE 19.107 l /min EL TIEMPO DE CALENTAMIENTO O

-ENFRIAMIENTO DISMINUIA NOTABLEMENTE A O. 5 HORAS. ESTOS RESULTADOS

ERAN LOS QUE ESPERABAMOS PUES AL HABER MAYOR CANTIDAD DE AIRE

CALIENTE HüMEDO ENTRANDO POR LA COLUMNA O AIRE DE LINEA, HAY

MAYOR CONVECCION LO QUE OCACIONA QUE HAYA UNA MAYOR TRANSFERENCIA

DE CALOR Y DE MASA.

EN E S E EXPERIMENTO COMO TAMBIEN UNA DE LAS FINALIDADES ERA

ESrUDIAR LOS GRADIENTES RADIALES Y AXIALES, SE VIO QUE SOLO

PRESENTABA GRADIENTES AXIALES, \ ESO SE DEB10 A QUE EL DIAMETRO

DE LA COLUMNA ERA MW PEQUENO c S. 5. cm DE DIAMETRO 3 . EL NRE QUE SE INYECTABA ALCANZABA A CALENTAR O ENFRIAR DE MANERA HOMOGENEA

LAS ZONAS RADIALES DE L A COLUMNA.

LA CURVA QUE AJUSTO MEJOR LOS DATOS DE CALENTAMIENTO

CORRESPONDIO A UNA HIPERBOLA Y PARA LA CURVA DE ENFRIAMIENTO UNA

20

L I N E A RECTA CON PENDIENTE NEGATIVA LO QE I N D I C A QUE VARIA

INVERSAMENTE EL FLUJO UTILIZADO. CON EL TIEMPO QUE TARDA EL

EMPAQUE PARA CALENTARSE O ENFRIARSE

COMO YA SE HABIA MENCIONADO, UNO DE L O S PROBLEMAS ERA LA

ACUMULACION DE CALOR E N LA COLUMNA DURANTE LAS FERMENTACIONES, EN

LA FASE EXPONENCIAL, POR LO QUE UNA FORMA DE PROBAR TODO EL EQUIPO

ERA MONTANDO UNA FERMENTACION S I N CONTROL, E S T O CON EL F I N DE VER

QUE EL CALOR SE ACUMULARA. Y ASI POSTERIORMENTE. MONTAR OTRA

FERMENTACION CONOCIENDO E N QUE MOMENTO ERA LA ACUMULACION DE

CALOR Y A QUE TEMPERATURA LLEGABA.

E N LA PRIMERA FERMENTACION SE VIO QUE AUMENTO LA TEMPERATURA A

LAS 46 HORAS DE LA FERMENTACION , E N LA PARTE SUPERIOR DE LA

COLUMNA Y TOMANDO E N CUENTA QVE FUE LA ZONA DONDE HUBO MAYOR

CRECIMIENTO HIZO SUPONER QUE HUBO ACUMULACION DE CALOR E N MUY PEQUERO GRADO, SE CREE QUE FUE PORQUE EN LA PARTE BAJA DE LA

COLUMNA LLEGABA M A S FUERTE EL FLUJO DE A I R E Y ENTONCES ALCAZABA A

REMOVER EL CALOR E N CAMBIO E N PARTE SUPERIOR YA LO HACIA CON MAS DIFICULTAD C POR LA CAIDA DE PRESION QUE HABIA 3, SE ACUMULABA EL

A I R E . SE CALENTABA Y AL ESTAR ESTANCADO CALENTABA EL EMPAQUE,

CLARO QUE POR LA MISMA PRESION TENDIA A SALIR POR LOS O R I F I C I O S POR DONDE SE METIAN LOS TERMOPARES. POR OTRO LADO

COMO HUBO CRECIMIENTO A LO LARGO DE TODA LA COLUMNA E S O NOS INDICO

QUE EL FLUJO DE A I R E HABIA SIDO ADECUADO PARA EL BUEN CRECIMIENTO

DEL HONGO C PUES HABIA BUEN s U M I v I S T R Q DE O2 3. \

EN CUANTO AL CONTENIDO bE HUMEDAD EN EL EMPAQUE SE VIO

QUE DISMINUYO PERO DE TODAS MANERAS ERA BUENO YA QUE LA CANTIDAD

MINIMA DE HUMEDAD QUE SE DEBE TENER PARA EL DESARROLLO DEL HONGO

ES DE 1 2 - 1 5 % . ESTOS RESULTADOS: CONCUERDAN CON LOS RESULTADOS

QUE SE OBTUVIERON AL HACER UN BALANCE DE HUMEDAD E N EL QUE SE VE

QUE LA HUMEDAD DE SALIDA SE INCREMENTO DURANTE LA FERMENTACION

CON RESPECTO A LA HUMEDAD DEL A I R E DE ENTRADA. LA HUMEDAD DEL

A I R E SE OBTUVO CON L O S DATOS OBTENIDOS DE LAS LECTURAS DE BULBO

HUMEDO Y BULBO SECO A LA ENTRADA Y A LA SALIDA DE LA COLUMNA

CVER PROGRAMA DE HUMEDAD EN EL ANEXO 3.

EL pH E N LAS DOS FERMENTACIONES AUMENTO PERO DE UNA MANERA MAS O

M E N O S HOMOGENEA EN EL EMPAQUE , ESTO SE D E B I O A QUE EL MEDIO QUE

SE U T I L I Z O CONTENIA UREA.

COMO SE CREYO QUE POR EXCESO DE GASTO DE A I R E NO HABIA HABIDO LA

ACUMULACION DE CALOR ESPERADA , E S T O ES DE 40-45 C , SE D E C I D 1 0

HACER OTRA FERMENTACION CAMBIANDO DENSIDAD DE EMPAQUE Y FLUJO

PERO E S T A D I O RESULTADOS M E N O S HOMOGENEOS, P U E S CON RESPECTO AL

pH FUE DESDE 4 A 7 ; DE HUMEDAD DE 51 % HASTA 63 % Y LUEGO

SE OBSERVO QUE NO EN TODA LA COLUMNA HABIA HABIDO CRECIMIENTO,

LO QUE OCASIONO QUE LOS RESULTADOS FUERAN POCO CONFIABLES.

AL SACARSE LA CURVA DE CRECIMIENTO DEL HONGO SE V I O QUE

-SI HUBO TAL, EL CUAL CORRESPONDIO AL POCO MICELIO QUE CRECIO EN EL

EMPAQUE EN LA PARTE I N F E R I O R DE LA COLUMNA.

CON LO QUE RESPECTA A LA TEMPERATURA SE VIO QVE NO SE LOGRO

CALENTAR LA COLUMNA HOMOGENEAMENTE, S IEMPRE ESTUVO A

TEMPERATURAS ENTRE 28-33 C LO QUE OCASIONO QUE NO HUBIERA UN

BUEN DESARROLLO DEL HONGO. E S T O SE D E B I O A QUE LAS CONDENSACIONES

QUE TENIA EL A I R E NO SE QÚITARON A TIEMPO. POR LO QUE SE ACUMULARON E HIZO QUE EL A I R E bUE PASABA POR AH1 SE ENFRIARA Y

COMO LA CONDENSACION ESTABA J ~ A M E N T E ANTES DE LA COLUMNA,

AFECTO CONSIDERABLEMENTE LOS RESULTADOS. P U E S AL NO TENER UNA

TEMPERATURA ADECUADA DE INCUBACION LAS ESPORAS, NO PUDIERON

GERMINAR Y CONSECUENTEMENTE NO HUBO CRECIMIENTO N I ACUMJLACION DE

CALOR.

22

* .

VALE LA PENA MENCIONAR QUE E N AMBAS FERMENTACIONES HUBO

MOMENTOS EN L O S QUE EL EMPAQUE SE CALENTO HASTA 42 c, AL I N I C I O

DEL CALENTAMIENTO PARA DAR CALOR DE INCUBACION AL HONGO, E S T O FUE

POR ERRORES EN EL MANEJO DEL CALENTAMIENTO DEL AGUA DEL AUTOCLAVE,

PERO E S T O P E R M I T I O PONER A PRUEBA EL EQUIPO DE ENFRIAMIENTO Y SE

CONFIRMO QUE A FLUJOS ALTOS C 19 l /min 3 LA TEMPERATURA BAJA RAPIDO,

EN 0.5 HORAS LLEGO A 34 C.

7. CONCLUSIONES

DE ACUERDO A L O S E S T U D I O S Y A LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS SE PUEDE CONCLUIR QUE EL EQUIPO D E ' LA AUTOCLAVE MODIFICADA,QUE

PROPORCIONA A I R E CALIENTE HUMEDO Y A I R E FRESCO DE LINEA C VER

APENDICE 9 .1 .2 . 3 ES CAPAZ DE CALENTAR Y ENFRIAR EL EMPAQUE, LO

QUE PERMITE QUE SE LLEVEN A CABO FERMENTACIONES S I N NINGUN

PROBLEMA. ADEMAS DE SUMINISTRAR EL OXIGENO NECESARIO PARA EL

DESARROLLO DEL HONGO, E V I T A LA ACUMULACION DEL CALOR.

ANALIZANDO LOS RESULTADOS QUE SE OBTUVIERON PARA LAS CURVAS DE

CALENTAMIENTO Y DE ENFRIAMIENTO SE V I O QUE A FLUJOS DE 19.1 1 /

min SE LOGRABA CALENTAR CON A I R E CALIENTE HUMEDO EL EMPAQUE DE

LA COLUMNA E N UN TIEMPO DE 0.5 HORAS, E N CAMBIO CUANDO SE

TRABAJABA A +FLUJOS DE 1 . 8 1 / min SE TARDABA 7.5 HORAS EN

CALENTAR O EN ENFRIAR , DEPENDIENDO DE LA CALIDAD DE A I R E QUE SE

ESTUVIERA UTILIZANDO.

SE OB'NVIERON LAS SIGiJ IENTES ECUACIONES PARA SABER E N CUANTO TIEMPO

SE CALIENTABA Y SE ENFRIABA EL EMPAQUE,

ECUACI ON DE CALENTAMI ENTO

t = 8 1 / C G - 4

DEL EMPAQUE

ECUACION DE ENFRIAMIENTO DEL EwAQUE i

I

t = 2.186 - O. 091.13ESG

CON ESTOS MODELOS SABIENDO LOS FLUJOS DE AIRE MAS ADECUADOS QUE

PERMITAN EL BUEN DESARROLLO DEL HONGO SE PODRAN HACER

FERMENTACIONES A MAYOR ESCALA C VER ANEXO 9.3 3. PREDICIENDO

CUANTO TIEMPO TARDARA EL EMPAQUE PARA ESTAR A LA TEMPERATURA -

24

. -

DESEADA, O VISCEVERSA, VER QUE FLUJO DE A I R E SE TENDRA QUE

INYECTAR A LA COLUMNA PARA QUE E N EL TIEMPO QUE SE REQUIERA LA

TEMPERATURA DEL EMPAQUE SEA LA QLJE SE QUIERA .

COMO SE MENCIONO ANTERIORMENTE, LAS FERMENTACIONES SE HICIERON CON

EL F I N DE PODER PONER A PRUEBA EL EQUIPO DE CALENTAMIENTO Y DE

ENFRIAMIENTO DISERADO , ASI COMO TAMBIEN L O S MODELOS ELABORADOS.

EN LO QUE SE R E F I E R E A LA PRIMERA FERMENTACION HUBO POCA

ACUMULACION DE CALOR LO QVE INDICO QUE EL EMPAQUE HABIA SIDO CALENTADO A TAL TEMPERATURA QUE FUE LA OPTIMA PARA DAR CALOR DE

INCUBACION. EN ESTA FERMENTACION SE PUSO A PRUEBA EL EQUIPO Y LA

ECUACION DE ENFRIAMIENTO AL I N I C I O , P U E S AUMENTO LA TEMPERATURA DEL

EMPAQUE A 40-42 C POR ERROR DE CONTROL DE LA AUTOCLAVE, E S T O

P E R M I T i O CORROBORAR QUE E N MEDIA HORA A FLUJO DE 20 1 / min LA

TEMPERATURA DE LA COLUMNA ES HOMOGENEA Y CORRESPONDE A L A TEMPERATURA

DE ENTRADA DEL BULBO HUMEDO.

CON RESPECTO A LA SEGUNDA FERMENTACION LAS CONDICIONES FINALES TANTO

DE p H COMO DE HUMEDAD Y DE CRECIMIENTO DE MICELIO FUERON MUY

HETEREOGENEAS, MAS S I N EMBARGO DE ACUERDO A LA CURVA DE CRECIMIENTO

SE Vi0 QUE SI HUBO TAL LO QUE N O S DA UNA I D E A DE QUE EL EQUIPO

ES CAPAZ DE PROPORCIONAR A I R E QUE BRINDE UNA TEMPERATURA QUE SIRVA

PARA INCUBAR EL HONGO , SE V I O QUE A FLUJOS DE 20 1 / mi'n SE CALENTA

BA EL EMPAQUE E N O. 5 HORAS Y UTILIZANDO 10 1 / min LA TEMPERATURA

E N LA COLUMNA PERMANECIA MAS O *NOS CONSTANTE. I

t

2 5

RECOMENDACI ONES:

DEBIDO A QUE EL DIAMETRO DE LA COLUMNA ERA MUY PEQUEN0 L O MAS CONVENIENTE FUE TOMAR LECTURAS AXIALES MAS S I N EM&U?GO SE ACONSEJA

E N OTROS CASOS REGISTRAR T'EMPERATURAS RADIALES. C EL DIAMETRO ERA DE

5.5 cm 3

c COLOCAR EL CONTROLADOR DE TEMPERATURA A LA ENTRADA DE LA COLUMNA,

L O MAS CERCA POSIBLE, CON EL F I N DE ASEGURAR QUE LA TEMPERATURA

QUE ENTRA A LA COLUMNA ES LA QüE REALMENTE E S T A REGISTRANDOSE .

- PONER UNA PURGA PARA SACAR LAS CONDESACIONES Y ASI EVITAR QUE SE E N F R I E EL A I R E DE LA COLUMNA..

!

I

8. RESUMEN

LA FERMENTACION SOLIDA TIENE VARIAS VENTAJAS SOBRE LA

FERMENTACION LIQUIDA PERO TAMBIEN *PRESENTA DESVENTAJAS, UNA DE

ELLAS ES LA D I F I C I L REMOSION DEL CALOR METABOLICO.

EN ESTE TRABAJO SE PLANTEO ESTUDIAR EL CONTROL DE LA TEMPERATURA I E N UNA COLUMNA DE V I D R I O EMPACADA CON PULPA DE CAFE. EMPLEANDO A I R E

CON D I FERENTES CARACTERI STI CAS DE TEMPERATURA, VELOCI DAD Y

HUMEDAD.

SE DISEFJO Y CARACTERIZO UNA AUTOCLAVE MODIFICADA CAPAZ DE

SUMI N I S I X A R BAJO CONDI C I ONES CONTROLADAS A I R E CON DI FERENTES

VELOCIDADES, TEMPERATURAS Y CONTENIDOS DE HUMEDAD. SE OBSERVO QUE

PARA FLUJOS MENORES A 4 1 / min LA TEMPERATURA DEL A I R E A LA SALIDA

DEL AUTOCLAVE TENIA VARIACIONES HASTA 4 .5 C DE TEMPERATURA. EN

CAMBIO PARA FLUJOS MAYORES DE 5 1 / m i n LA TEMPERATURA DEL A I R E A

-LA SALIDA VARIABA O. 5 C . PARA LOS ESTUDIOS DE CALENTAMIENTO Y

ENFRIAMIENTO DEL MEDIO DE CULTIVO PARA LA FERMENTACION E N SUSTRATO

SOLIDO SE UTILIZARON FLUJOS SUPERIORES A 4 .5 1 /min C Y UNO CON UN

FLUJO DE 1 . 8 1 / rnin CON EL FIN DE CONOCER EL TIEMPO DE

CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE 3. SE OBTUVIERON LAS C I N E T I C A S DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE CON

DIFERENTES FLUJOS DE A I R E SATURADO Y SE OBSERVO QUE CON 'FLUJOS DEL

ORDEN DE 20 1 / min SE TENIA UNA MAS RAPIDA RESPUESTA C E N O. 5 I

HORAS 9 Y UN MEJOR CONTROL SWRE LA COLUMNA EMPACADA,. E N

CAMBIO , A FLUJOS DE 2 1 / min &L EMPAQUE TARDA 7 . 5 HORAS EN

I CALENTARSE O ENFRIARSE.

SE HICIERON DOS ECUACIONES , UNO PARA CALENTAMIENTO Y OTRO PARA

ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE DE LA COLUMNA Y SON LAS S I G U I E N T E S

2 7

I

c - _-

e .

ECUACI ON DEL CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE

t = 8 1 / C G - 4 $ DONDE t = TIEMPO

G = GASTO

ECUACI ON DEL ENFRI AMI ENTO DEL EMPAQUE

t = 2.1864 - 0.0911 G DONDE t = TIEMPO

G = GASTO

UNA VEZ CARACTERIZADO EL EQUIPO Y OBTENIDAS LAS C I N E T I C A S DE

CALENTAMIENTO Y ENFRI AMI ENTO, SE REAL1 ZARON Dos FERMENTACI ONES CON

EL OBJETIVO DE CONTROLAR LA TEMPERATURA, HACIENDO ENFASIS E N LA REMOCION DE CALOR METABOLICO; S I N EMBARGO L o s ESTUDIOS DE

REMOSION DE CALOR E N LA FERMENTACION DE PULPA DE CAFE CON

ASPEGILLUS NIGER CH4 NO FUERON REALIZAM3S ADECUADAMENTE DEBIDO A

PROBLEMAS E N EL DISENO DEL EQUIPO DE FERMENTACION.

20

9. ANEXO

9.1 DESCRIPCION Y MANEJO DE LOS EQUIPOS DISERADOS.

9.1.1 CALIBRACION DE LOS SENSORES TERMICOS C TERMOPARES >

PUESTO QUE EL MAYOR PESO DE LOS RESULTADOS I B A A RECAER

SOBRE LOS TERMOPARES FUE NECESARIO ANTES QUE NADA EL EFECTUAR UNA

CURVA PATRON PARA CADA UNO DE LOS TERMOPARES CTPDJUNTO CON SUS

RESPECTIVOS REGImADORES, ASI COMO TAMBIEN PARA EL SENSOR DEL

INDICADOR Y CONTROLADOR DE TEMPERATURA. ESTO ANTERIOR SE HIZO

SUMERGIENDO LOS TP DENTRO DE UN BAR0 DE AGUA A DIFERENTES

TEMPERATURAS, Y DE ESTA FORMA SE HICIERON CURVAS PATRON PARA CADA

TERMOPAR DE TRSAL VS LECTURA.

ASIMISMO, SE ENCONTRO QüE PARA LOGRAR UNA MAYOR CONFIABILIDAD

EN LOS RESULTADOS DE LOS TP ERA NECESARIO EL SIGUIENTE TIEMPO DE

CALENTAMI ENTO DEL EQUI PO:

EQüI PO

E1 RELEC

COLE PARMER

TIEMPO

12 hrs MINIM0

2 hrs

9.1.2 FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE HUMIDIFICACION

DEBIDO A bUE ERA NECESARIO CONTAR CON UN EQUIPO QVE PROPORCIONARA AIRE SATURADO A DIFERENTES TEMPERATURAS FUE

NECESARIO COMENZAR CON EL DISE* DE TAL SISTEMA. A LO LARGO DEL t

TRABATO SE UTILIZARON BA~ ICAMENT~ 3 S I ~ M A S :

I. ESTE SIszEMA.COM0 SE APRECIA EN L A FIG. 1 A- CONSTABA DE

UN PRESATURADOR Y UN SATURADOR. EL PRESATURADOR CONSISITA DE UN

MATRAZ ERLENMEYER EMPACADO CON ANILLOS DE PLASTICO, Y EL SATURADOR

CONSISITA DE OTRO MATFXZ SOBRE UNA FUENTE DE CALOR Y AGITACION.

EL AIRE ENTRABA POR LA PARTE INFERIOR AL PRESATURADOR Y ASCENDIA

A TRAVES DE LOS ANILLOS PARA POSTERIORbfENTE ABANDONARLO POR LA

29

.~~ ~

., . , . , ., ... . . , *

109513 t

PARTE SUPERIOR Y PASAR AL SATURADOR POR MEDIO DE UN TUBO DE

V I D R I O , UNA VEZ EN EL -SATURADOR, EL A I R E SE HACIA PASAR POR UN

ASPERSOR, EL CUAL SE ENCONTRABA EXACTAMENTE ARRIBA DE UN AGITADOR

MAGNETIC0 A F I N DE OBTENER UN TAMAFIO DE BURBUJA M A S PEQUERO Y CON

E S T O ALCANZAR ALTOS NIVELES DE SATURACION. EL I NCONVENI ENTE

DE ESTE SISTEMA ERA SU CAPACIDAD DE OPERACION, YA QUE A GASTOS

MAYORES DE 5 l/min- EL EQUIPO COMENZABA A FUNCIONAR

I NDADECUADAMENTE.

1 1 . ESTE S I S T E M A CONSISTTO DE UN PRESATURADOR Y UN SATURADOR,

EL PRESATURADOR COMO SE VE EN LA F I G . 1 B, ERA IGUAL AL ANTERIOR Y EL SATURADOR C O N S I S T I O DE UNA LATA DE 3 L , TAMBIEN EMPACADA CON

ANILLOS DE P L A S i I C O DE 2.5 cm DE DIAMETRO POR 2 cm DE ANCHO- , PERO EN ESTE CASO, EL A I R E SE INTRODUCIA AL SATURADOR POR LA

PARTE I N F E R I O R DE LA LATA QUE A SU VEZ ESTABA CONECTADO A 3

ASPERSORES PARA PECERA. ESTE SISTEMA NO FUNCIONO PORQUE LOS

N I V E L E S DE SATURACION ALCANZADOS ERAN MUY BAJOS C6Om. DEBIDO A

Q i E ERA UN SISTEMA S I N AGITACION.

111. ESTE SISTEMA FUE EL QUE PROPORCIONO EL A I R E CON LAS

CARACTERISTICAS DESEADAS C O N S I S T I O EN UNA AUTOCLAVE MODIFICADA PARA

TAL EFECTO, Y CUYO FUNCIONAMIENTO ES EL SIGUIENTE: C F I G . 1 C -3 EL

AUTOCLAVE TIENE DOS ENTRADAS PARA EL A I R E DE LINEA C A L 3 , CUANDO SE

DESEA OBTENER AIRE SECO CALIENTE C A S C 3 , EL A I R E SE HACE PASAR A

TRAVES DEL SERPENTIN SUPERIOR, Y DE E S T A MANERA SE CALIENTA POR

MEDIO DE VAPOR DE AGUA. CUAN00 SE DESEA OBTENER A I R E HUMEDO

CALIENTE CAHC3, ENTONCES EL AI-RE SE BURBUJEA E N EL FONDO DEL

AUTOCLAVE.

I

I

OTRA PARTE IMPORTANTE DE ESTE SISZEMA ES EL INDICADOR Y CONTROLADOR DE TEMPERATURA CTIC> , CUYA FUNCION ES LA DE MANTENER

LA TEMPERATURA DEL A I R E O DEL EMPAQUE A UNA TEMPERATURA CONSTANTE,

E S T O LO HACE POR UN LADO MEDIANTE EL ACCIONAMIENTO DE LA

R E S I S T E N C I A DEL AUTOCLAVE, Y POR EL OTRO, POR MEDIO DEL ENCENDIDO -

3u I

DE LAS VALVULAS SOLENOIDES DEL SISTEMA DE LA SIGUIENTE MANERA:

LA VALVULA QUE CONTROLA EL A I R E QUE DA ORIGEN AL AHC ES NORMAL

ABIERTA, Y DICHO A I R E SE E S T A BURBUJEANDO EN AGUA CALIENTE, Y CUYO

CALENTAMIENTO E S T A CONTROLADO POR MEDIO DEL T I C , CUANDO LA

TEMPERATURA MEDIDA POR EL SENSOR DEL TIC ES MAYOR A LA DESEADA;

ENTONCES, EL CONTROLADOR CIERRA LA VALWLA DEL A I R E HUMEDO, APAGA

LA R E S I S T E N C I A DEL AUTOCLAVE Y ABRE LA VALWLA DEL A I R E SECO, LA

CUAL ES NORMAL CERRADA Y DE ESTA MANERA SE PUEDE ABATIR LA

ELEVACION DE TEMPERATURA. OTRA COMBINACION ES LA AHC-Ai, QUE ES

GOBERNADA BAJO LAS CONDICIONES ANTERI ORES.

CABE MENCIONAR QUE EL TIC TIENE LA CAPACIDAD DE ENVIAR SERALES

ANALOGICAS A UNA COMPUTADORA Y DE E S T A FORMA SE PUEDE GRAFICAR LA

TEMPERATURA REGISTRADA POR EL SENSOR CONTRA EL TIEMPO, DICHA

CAPTURA DE DATOS SE PUEDE HACER MEDIANTE EL

DESARROLLADO CON ANTERI OR1 DAD, PARA APPLE

LOPEZ U. CVER ANEXO PROGRAMA ADALAB>.

PARA PONER A FUNCIONAR EL S I S T E M A

METODOLOGI A:

SE ENCIENDE EL TIC Y SE CONECTA EL

I N F E R I O R DE CONTROL CLIC3 Y AMBAS V A L W L A S

EMPLEO DE UNA PROGRAMA

Iie. POR EL ING. RUAL

SE SIGUE LA S I G U I E N T E

AUTOCLAVE AL L I M I T E

AL LIMITE SUPERIOR DE

CONTROL CLSC3, SE ABREN LAS T R E S V A L W L A S DE AGUJA ANTERIORES A

LAS SOLENOIDES, SE V E R I F I C A EL GASTO DE A I R E PARA CADA VALWLA Y SOLO RESTA ESPERAR- A QUE EL A I R E ALCANCE LA TEMPERATURA DESEADA,

POR L O QüE SE RECOMIENDA PONER A CALENTAR EL AUTOCLAVE 'JUNTO CON

TODO EL SISiEMA APROXIMADAMENTE 6 HORAS ANTES DE COMENZAR EL Lg EXPERIMENTO. o I

PARA TENER UN MEJOR CONOCIMIENTO A CERCA DEL COMPORTAMIENTO

DEL SISIEMA, ES D E C I R , CUAL ERA EL DELTA DE TEMPERATURA QUE CORRESPONDIA A UN FLUJO DE AIRE DETERMINADO A TRAVES DEL TIEMPO.

SE HICIERON VARIAS CORRIDAS DURANTE 24 HORAS A LOS S I G U I E N T E S

FLUJOS DE AIRE C LOS DATOS FUERON REGISrrZADOS POR LA

COMPUTADORA Y LOS RESULTADOS SON LOS S I G U I E N T E S >: .

FLUJO C l/min3 DELTA DE TEM C C 3

o. 9 1 . 4

2 .2

4.8 4.6

4.5

3.2 2.5

4.5 o. 7

. .

!

SEGUNDO S I S T E M A D E

H U M I D 1 F l C A C l O N

S a t u r a dor

, .~

P. r e - S a t u r a d o r

33

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34

9.2 CARACTERIZACION DEL EMPAQUE

9.2.1 CALCULO DE LOS COEFICIENTES TERMICOS K , M

ESTO SE HIZO UTILIZANDO UN BALANCE GLOBAL DENTRO DE LA

COLUMNA; ES DECIR. SUPONIENDO QUE L A TEMPERATURA DE LA COLUMNA ERA

LA MISMA E N TODO EL EMPAQUE.

LAS CONDICIONES DEL EMPAQUE FUERON LAS SIGUIENTES:

- DIAMETRO DE PARTICULA PASA MALLA 20-50

- 70% DE HUMEDAD

- p EMPAQUE 0.9 K g I L

Y DE ESTA FORMA SE LE INYECTO A I R E A L A COLUMNA A DIFERENTES

GASTOS, DURANTE EL. EXPERIMENTO SE MIDIERON LOS S I G U I E N T E S

-PARAMETROS: t, TAMB, TEBS, TEBH, TC 9 TSBS, TSBH. POSTERIORMENTE Y CON LA AYUDA DE UN PROGRAMA DESARROLLADO CON

ANTERIORIDAD POR EL M EN C S E R G I O HUERTA OCHOA CCALC K Y M VER

ANEXO>, EL CUAL TRABAJA CON LA EC. C103 CALCULANDO LAS ENTALPIAS DE

ENTRADA Y SALIDA E N FUNCION DE LAS LECTURAS- MENCIONADAS

ANTERI0RMENTE.S PUDIERON CALCULAR LAS CONSTANTES TERMICAS DEL

EMPAQUE CK Y Mí, LAS CUALES SIRVIERON P O S E R I O R E N T E PARA

INTERPRETAR LOS RESULTADOS. PARA. EVITAR PERDIDAS DE CALOR POR EL \

MEDIO AMBIENTE SE D E C I D 1 0 FORRAF?; LA COLUMNA CON F I B R A DE VIDRIO. I

LOS RESULTADOS DE LOS C O E F I C I E N T E S TERMICOS DEL EMPAQUE SON L e

SI GUI ENTES:

3 5

TABLA No VALORES DEL COEFI C I ENTE CONVECTI VO GLOBAL

C hA 3 Y DE LA CAPACIDAD TERMICA C k 3 .

FLUJO C 1 / min> k C cal /' C 3 hA C Kcal/hC 3

3 ' . o 3.28

17.29

o. o72 O. 018

o. O001 5

3.27 e -3

3.77 e -3

19.98 e -3 1 0 9 5 1 3

COMO SE OBSERVA EN ESTA TABLA, A FLUJOS BAJOS DE 3 1 / min EL

COEFICIENTE CONVECTIVO ES MENOR CON RESPECTO A EL FLUJO DE 3.28 1

/ m i n Y 17.29 1 / mi n Y SUCEDE LO CONTRARIO CON L A CAPACIDAD TERMICA

I I

YA QUE COMO SE VE, DISMINUYE A FLUJOS DE 17.29 1 / min.

A FLUJOS DE 3. O 1 / min EL COEFICIENTE CONVECTIVO ES MENOR DEBIDO

A QUE RESULTA SER UN FLUJO MUY PEQUERO QUE NO PUEDE CALENTAR TODO I EL EMPAQUE. EN CAMBIO CON EL FLUJO DE 17.29 1 / min SE OBSERVA

QUE EL COEFICIENTE CONVECTIVO ES MAYOR C 19.98 e-3 3, LO QUE DA COMO RESULTADO UN CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE EN POCO TIEMPO.

COMO SE PUEDE OBSERVAR L A CAPACIDAD TERMICA SE VE AFECTADA POR EL

FLUJO UTILIZADO. POR LO QüE PARA LOGRAR UN MEJOR CONTROL DE L A

TEMPERATURA DE L A COLUMNA SE TENDRA QüE COMBINAR EL ASPECTO DE

TIEMPO TRANSCURRIDO EN L A FERMENTACION CON EL DE CARACTERISTTCAS 1!

TERMICAS DEL EMPAQUE.

36

. * - I

I 9.2.2 CONDICIONES DEL EMPAQUE INOCULADO:

9.2.2.1 CONSERVACION Y PREPARACION DEL INOCULO

EL ORGANISMO UTILIZADO FUE ASPERGILLUS NIGER VAR CH4.

PARA L A CONSERVACION Y PROPAGACION DE LAS ESPORAS SE U T I L I Z O UNA

SOLUCION DE AGAR PAPA DEXTROSA AL 3.9% CPDA BIOXON) EN AGUA

DESTILADA. SE H I R V I O DURANTE UN MINUTO Y POSTERIORMENTE SE

E S T E R I L I Z O DURANTE 1 5 min A 1 5 Psig .

SE INCU30 A 35 C POR CUATRO DIAS.

I

9.2.2.2 PREPARACION DEL EMPAQUE

LAS CONDICIONES DEL EMPAQUE FUERON :

DIAMETRO DE PARTICULA PASA MALLA 20-50

70% DE HUMEDAD I N I C I A L

p EMPAQUE 0.9 Kg/L

INOCULO 2 x 1 0 ESPORAS / g sps

EL SUSTRATO UTILIZADO FUE PULPA DE CAFE ADICIONADO CON UNA

MEZCLA DE SALES:

PULPA DE CAFE K H 2 P a (BAKER)

UREA (PROD. QUIMICOS MONTERREY) c "42 2- <BAKER>

82.8 %- 4.9 -% 4 .3 % 8.0 % i

NOTA: PARA EVITAR PERDIDAS DE CALOR FOR EL MEDIO AMBIENTE SE FORRO LA COLUMNA CON FIBRA DE VIDRIO Y PAPEL ALUMINIO.

37

9.3 APLICACIONES DEL SISTEMA DE HUMIDIFICACION DE FERMENTADORES DE MAYOR TAMAFíO

SE HIZO UN EXPERIMENTO EN EL QVE: EL FERMENTADOR ERA UNA COLUMNA

DE MAYORES DIMENSIONES C 9.5 cm DE DIAMETRO Y 120 cm DE ALTURA3,

TENIA EN EL FONDO UN PLATO PERFORADO PARA LA DISTRIBUCION DE AIRE,

ASI COMO A LOS COSTADOS PRESENTABA ENTRADAS PARA LOS SENSORES DE

TEMPERATURA. EL SOPORTE QUE SE UT IL IZO FUE BAGAZO DE CANA AL 70 % DE

!

HUMEDAD A UNA DENSIDAD DE EMPAQUE DE O. 30 gkm3 . SE UTIL IZO EL

EQUIPO DE LA AUTOCLAVE MODIFICADA PARA CALENTAR Y ENFRIAR EL

EMPAQUE.

SE PROBARON TRES DIFERENTES FLUJOS DE AIRE CON EL F I N DE LLEVAR

EL SOPORTE A UNA TEMPERATURA DE 40 C C 'AIRE CALIENTE HUMEDO > Y LUEGO

OBSERVAR LA RESPUESTA DE ENFRIAMIENTO DEL SISTEMA C AIRE DE LINEA

CON UNA HUMEDAD RELATIVA MENOR AL 80 % 3. EL PRIMER FLUJO ERA MUY

BAJO POR LO QUE TARDO 3 HORAS EN CALENTAR EL EMPAQUE A UNA

TEMPERATURA DE 37.9 + -3.15 C Y PARA ENFRIAR TARDO UNA HORA

ALCANZANDO UNA TEMPERATURA DE 25.32 C + - 4.22.PARA EL SEGUNDO FLUJO

QUE FUE UN POCO MAYOR TARDO 2.5 HORAS EN LLEGAR A 39.96 +- 1.6 C

Y PARA EL ENFRIAMIENTO TARDO UNA HORA EN LLEGAR A 26.3 +- 5.2 C.

CON EL TERCER TARDO EN LLEGAR A 38.3 + - 1 . 5 C EN UN LAP20 DE 1 . 5

HORAS Y PARA EL ENFRIAMIENTO TAMBIEN SE TARDO UNA HORA LLEGANDO A

I

22.5 + - 1 c. DE LOS RESULTADOS ANTERIORES SE VE QUE EL FLUJO MAS ALTO

k FUE EL QUE CALENTO Y ENFRIO MAS \RAPID0 L A COLUMNA, ADEMAS QUE L A

I TEMPERATURA FINAL FUE M A S HOMOGENEA, POR LO QUE SE PUEDE CONCLUIR

QUE A FLUJOS ALTOS , MENOR TIEMPO PARA ALCANZAR L A HOMOGENEIDAD DE

TEMPERATURA EN.EL SOPORTE..

I

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P - /I *

I

.q m E : m (Lis:.ados de prorraíaaa) \\ ,

v I A DALAO ' I 1

I -c~Ice,lo k, hi+" I I

1 I I

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2 REM

3 REM 1 REM DETERMI PJACIOkJ 3EL COEFICIENTE ;=SBAi 5 REM PEL CAMBIO CONVECTIVO EN ESTACU NO ES.TACIONAR

----_------- i -

I 1

i I

I ariables de entkada: (dentro d e l disque)

-I'!u;F,ero de pbntos -Temp. del medio (oC> -Temp. Suibo seco entrada (oC -Tenp. bulbo hurnedo eWrU

-Temp. bulbo seco salida -Temp. bulbo humedo salida

-Temp. ambiente ( C)

. 12 REM - *

."' 13 REM

14 REM IS REM 16 REM 17 REM 18 REM 19 REM 20 REM

I . 21 22 23 24 25

-Flujo masico del aire (mA3/h! -Tiempo d e fer-m. (h) t

lar-able de sort-e: abscisa, ordenada de dT/dt para la regresion lineal

REM E1 programa ejecuta l a regresion lineal: REM - Y = K*X - H+A REM REM --GiIIeci BAcquet, . HOME :Dó = %HRS ( 4 )

-

26 PRINT TAB( io ) ; v-" LAS TEMPERATURAS% SUFREN UNA CORRECCXON

27 PRIlrJT TAB( 10);.*+*** VERIFICAR T(oC) bulbo seco > T ( P C ) bulbo do 28 PRINT TAB( 10 ) ; "3 "+ CORRECCION BAROMETRICA EFECTUADA

31 PRINT : PRINT : PRIEJT aEntr3da de datos.: PRINT 32 INPUT .nombre de1 ficherosdique: .;NS,DRS 23 PRINT DB;mOPENm;NB;.,a;DRÍ 34 PRINT DB;"READ*fN9 35 INPUT NP: REM Numero d e puntos

39 39 40 FOR I = 1 TO NP

42 NEXT I: PRINT D6;.CLOSE0;NQ

- *****=

37 DIM TMfNP) SSEtNP) ,HE(EIP) ,SS(NP) JHS(EJP1 sDI(NP) QSM EE(NP) ,ESfFIP) ,UE(NP) ,US(NP) ,WI(pIP) DIM DEtNP) ,DS(NP)sQA(NP) ,BM(NP) JT(b!P) ,DTM(NP)

41 INPUT TM(I),SE(I)~HE(I),SS(I) , H S ( I ) , B ~ l ( I ) , Q A ( I ) , T ( I )

r 4 3 PRINT : INPUT .Temperaturas calibradas (O/N) ';RS: IF Rc = .O* BOTO 8 44 REM CALIBRACION DE TEP!PERATURAS (SISTEMA EIRELEC 1 43 FOR I = 1 TO P P : A = 2.8733:B = .8188

* I

. o

46 SE(1) = (CEtI) - A ) 1 B:HE(f) =.(HE(I) - A) 1 B:SS(I) =*(SS(I) o A) B:HS(I) 0 íHS(1) - A) 1 B:TM(I) = (TMíI) - A) / B: NEXT I 44

. . 48 PRINT : INPUT .Veri+ ica ..u ...

--I- u - - --- ----

-c > c T * ! r -31?(7 V ? ) l P s - * = ; : ) . # Z z ' : S -'.- :u: ;.=\; ':if * ,-Así i;)i . ' 5 s ' ; t A s t - . - . I . . . . - . . . I - -I 8 3

i i ) t ' ! ? S U ; TAS( 12) ; "TI. l* : QF?Ii.i? : r-3R f = :. ro rip 52 ?SIP!? 'I; ?'AB( 4 ) ; 'IFIT ( S t ( . I ) + 100) / lCOi T A D ( 7 ) ; i i JT (HE(I)

/ 100; ?AB ( 10 ) ; INT (53(I) W"-100! ! 100; TAá( 131; i t i T (H3( I ) -2 10 . Q ) .! 200; TAB( 19 , : fNT í T F l ( I ) *+ 1 LOO 33 HEXT i: FFTr4iT : LE!PIJT "ciciere saabiar ai.3tin valsr. i3;tJ) ";RS: IF' R1 'N" GQTO 57 55 PRf?!T : PF??flT "Qui2r.e ver. l í icar algur. valor en e1 fichero ';M

kmCin del prcrjrsma. ": E?ID Y- -.* HCP!E : UT.iE ( 38 ) : ?ITAE (10) : FLASH : PRXPIT "CALCUL": !JORPIAL e .a .2 9Ei.l --- - 3alc'rlo iiitilpia, humedad y densidad del aire de entra 3. FGR I = I 7 2 ?!P:T1 = SE(1):TZ =: f!E[I): GCGUS 71

Sl REP! --- C a ! c c ! o ef itoipi i . , humedad y densidad a.!a salida 1

52 CCP 1 f ? Trlr P!P:T1 = S S ( I ) : T 2 = H S í I ) : SOSUS 71.. &3 FS(1) = I( 3- 2.?2&: 'J?(I) = R: I )S ( i ) = RO: NEXT i 64 SEM ---Ca!c?ti@ !e U í I s - I e ) y (Trii-Ta) para la regresion

w : m r ! ( I : = m t t n p TFW - 1 ) ) (TW - T ( I - 1 ) ) 54 FOR I = 2 TO 68 WI(1) = Q A í I ) 9 DS!II 3 (EE(1) - f%(I,):DI(I) TM(1) - I IM(I )

70 NEXT I: GOT0 I04 71 IREPI *--- ! % SEP: Propied3.des termicas del aire 72 REM --- ' Canibio de unidades o C - - - > o F

74 GOSUB 99: REM ---Calculo de la prcsion (inch Hq) 75 T4 = (T2 + 459.638) / 1.8: REM Convers i on "F - - - >"K 76 REM --- Calculo de la prasion de saturacion / bulbo huniedo 9 H9) . 77 GOCUB 93:P8 = P1 73 T4 = (Y1 + 459.680) / 1.3 79 REM , --- Calculo de l a presion de saturacion / bulbo seco I - 80 GOSUB 93:P9 = P i 81 W 1 = 0,622 3 P8 / (P - P8):Hl = 1093.049 + 0.441 * T i - T 2 82 Z1 = .24 + .441 * WI:Z2 U1 - 21 3c (T1 - T2) 1 H1 83 P2 = P * 22 / t.622 + 22) 84 REM --_ Calculo de flux humedo W (Kg agua/Kg aire)

86 REM --- CalcuIo de la entalpia H (BTU/lb)

88 REM Calculo de la densidad del aire humedo (Kg,aire humedo/rnn3) 89 VL = ,754 3 ( T l + 459.7) * ( 1 + 7000 * W / 4360) / P:RO = 16.02 / V L 90 REM --_ Calculo de la humedad relativa ( X i . 91 R = (P2 / P9) * 100: RETURN 92 REM --- SSP:Calculo de fa presion de vapor de saturacion del aire

.50 €Et11 = 9 . X ? . . X S : Y E ( l l R : S E ( f ) = I.0: ? E X T I

-

t o W I ~ I ) = W I W r D I ( I ) : ~ ( I ) = DTW'I) DI^

'?3 T1 = T i * 1.8 + 32:?2 = T 2 1.8 + 32

85 W = a622 * P2 / (P - P2) 87 H = .24 T1 + (1061 + .444 * T1) * W . ,

93 AI -- - 7.90295:~2 = s.o28oa:~3 = - 1.3816~ - 7 : ~ 4 = 1 1 . 3 4 4 : ~ a 8.13 28E - 3 , "! 94 A6 - 3.49149:51 = - 9.09718:82 - 3.56654:83 = 0,$767?3:B4 3 -00 60273 OS 2 = 373.16 I T4:Cl = A l 3f (2 - l ) :C2 = A 2 * LOU (2) / LOG (10) 96 C3 = A 3 * (10 * (A4 44 ( 1 - 1 1 2 ) ) - 1):C4 = AS )c (10 (A6 (2 I 1 ) - 1 ) $ 97 P i = 29.921 * (10 A (Cl + C2 + C3 + C 4 ) ) : RETURN 99 REM --- SSP: Calculo de la correcion barometrica (pu lg Hg) 100 AL = 2400: REM A l t i t u d 2,400 metros (MEXICO) 101 U1 29.921:U2 =i 1.07097479E - 3:U3 = 1.35271553E - 8 4

102 A = AL / .,1048: REP1 (metros --- > pies) 103 P = U1 - U2 3 A + U3 * A * A: RETURN

105 PRXNT : PRINT 'Pt'; TAB( 5); 'Ie-Ise; TAB( 0 8 ) ; . T r n - T i m ; TAB( 12);'dT

107 PRINT I ; TAB( S I ; IPIT (íEE(1) - E S í I ) ) it 10) I 10; TAB( 1 M(I) - Bf l , ( I ) I * 10) / 10; TAB( 13); INT (DTM(I> % JE4) / 1E41 TA

- i 104 PRINT : PRItlT "fmpresion de resultados:. .%

N/dt'; T A B ( 12);'Dansidad.": PRINT : FOR i = 2 TO.NP '* I

e * - - * e - * - C I D - * U * - C I S # * W L I I &*CUI V -% **- _ _ I. - - --

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IO. NOTACION UTILIZADA . A Aw Ea Edr

Eent E m e t Esa\ FYS g h

Heni HSQL L

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TC TEPH TEBS TSBH TSBS

AREA DE LA S U P E R F I C I E DEL FERMENTADOR f =3 m ACTIVIDAD DE AGUA ENERG1 A DE ACT1 VACI ON ENERGIA QUE SE P I E R D E HACIA LOS ALREOEDQRES A TRAVES DE LA PARED DEL FERMENTADOR ENERGIA DEL A I R E DE ENTRADA A LA COLUMNA ENERGI A PRODUCI DA POR EL METABOLI SMO DEL M I CROOIIGANI SMO EEJERGIA DEL A I R E DE S A L I D A DE L A COLUMNA FERMENTACI ON EN MEDI O S O L I Do EXCESO DE CALOR GENERADO PCJR UNIDAD DE MASA C O E F I C I E E l T E DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR DE L A PARED DEL FERMENTnLX’R C =I Kcal m h C ENTALPIA PEL A I R E DE ENTRADA [=I Kcal/Kg DE A I R E ENTALPIA DEL A I R E DE S A L I D A C=3 Kcal/Kg DE A I R E CANTIDAD DE A I R E UTILIZADA DURANTE EL TIEMPO DE LA FERMENTACI ON P E S O DEL EMPAQUE C =3 Kg DE MATERIA S E C A TASA DE AIREACION TI EMFW

TEMPERATURA AMBI ENTE

TEMPERATURA DE LA COLUMNA

TEMPERATURA DE ENTRADA DE BULBU HUMEE0

TEMPERATURA DE EEJTRADA DE BULBO SECO

TEMPERATURA DE S A L I D A DE BULBO HUMEDO

TEMPERATURA DE SALIDA D E BüLBO S E C O . .

t t i

46

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* -

11. SXBLIOGRAFIA

BARSTOW, L. ; B. DALE; R. TENGERDY. Cl9383. EVAPORATI VE TEMPERATURE AND MOI 5TURE CONTROL I N SOLID SUBSTRATE FERMENTATI ON. BIOTECHNOLOHY TECHNIQUES. 2 C 4> : 237-242.

B1RD.R. B. ; STEWART, W. E. ; LIGHTC0T.E. N. ; C19873. FENOMENOS DE TRANSPORTE . CAP. v r r ~ Y IX.

FAVELA E;<19903. MEMORIAS DEL CURSO DE AVANCES TECNOLOGICOS EN M I CROBI O L W I A I NOUSTRI AL. .

GRAJEK, W. C198S3. COOLING AEPECTS OF SOLID STATE CULTURE OF MESOPHI L I C AND THERMOPXI L I C FUNGI. J. FERMENT. TECHNOL. ü6C 03 : 675-679.

HUERTA, S. ClYE343. TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN FERMENTACION SOLIDA EN C U L T I V E ESTRTICOS. TESIS DE MAESTRIA , DEPTO I . P. H. WAN-I, HEXICO.

KNAPP, J. S J. HOWELL C l P P 0 3 . SOLID aWB!ZRATE FERMENTATION T@PI CS I N ENZYME AND FERMENTATI ON BIOTECHNOLOGY. 4: 85-1 43

LONSANE, B.; N. GHILDYAL; S. BUDIATMAN. S, RAMAKRISHNA. C19853. ENGI NEERI NG ASPECTS OF SOLID STATE FERMENTATI ON. ENZYME MICROB. TECHNOL. 7 C JUNE3 : 258-265.

LOPEZ, P; R. LOPEZ C19883. ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES TERMICAS

MEXICO-CUBA . CCUPíACYT>. MEXICO, D. F. DE LOS RESIDUOS DE L A COSECHA CARERO. TRABAJO. DE COO~ERACIUN

M W E T T , R. C19863. SOLID STATE FERMENTATIONS. MANUAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY. AMERICAN ‘SOCIETY FOR MICROBIOLOGY WASHI NTONG, D. C.

\ NARAHARA, H. ; \., C 19803. SOLID SUSBSTRATE FERMENTATION TOPICS I N ENZYME AND FERMENTAR1 ON B I OTECHNOLOGY . 4: 85-1 43

REVAH. S. C19813. INGENIERIA DE LAS REACCIONES BIOQUIMICAS. I FUNDAMENTOS WAM-I , MEXICO.