1) La ley de Henry define la solubilidad de los gases en un lquido en relacin a la presin de tal gas mediante la siguiente expresin.

Donde:

CA = solubilidad de A en la fase lquida [mol A / m3]

P = presin total en la fase gaseosa [atm]

PA = presin parcial de A en la fase gaseosa [atm]

H = constante de la ley de Henry [atm. m3 / mol A]

yA = fraccin molar de A en la fase gaseosa

La solubilidad de un gas en un lquido es dependiente de la presin parcial del gas.

El fermentado, producto de la actividad bacteriana aerbica, depende de la cantidad de oxgeno disponible, a mayor cantidad, mayor produccin y mayor altura del mismo Si la alimentacin de gas disminuye, las presiones parciales tambin lo hacen y as la solubilidad; con esto se acarrea la disminucin de produccin de fermento por unidad de tiempo.

La actividad bacteriana aerbica depende estrictamente de la presencia de oxgeno, si la alimentacin de aire se detiene o se altera en disminucin las mismas reemplazan el oxgeno por molculas de nitrgeno, generando la muerte de las mismas, lo que va a dar menor cantidad de producto obtenido.

2) Mtodos

Es extremadamente dificil medir ambas KL y 'a en una fermentacion y entonces, los dos factores son generalmente combinados en un solo termino conocido como el coeficiente volumetrico de transferencia de masa Las unidades de KLa, son inversamente proporcional al tiempo (h-1)El valor de KLa va a depender delas condiciones de diseo y operativas y ser afectada por variables como:

-velocidad de aireacin

-velocidad de agitacin

- diseo del propulsor

Determinacin del coeficiente volumtrico de transferencia de oxgeno (Kla) por el mtodo de alimentacin por Na2SO3.En la Figura 1 puede observarse un tipo de bioreactor (tanque agitado) empleado para la produccin en gran escala. El chorro de aire ingresa al bioreactor por debajo del agitador y al ser golpeado por las paletas se transforma en miles de pequeas burbujas. El primer efecto que se consigue con la agitacin es aumentar enormemente el rea interfacial gas-lquido facilitando la transferencia de O2 desde la fase gaseosa a la lquida. La presencia de deflectores impide la formacin de vrtice y hace que el sentido de circulacin del lquido sea el indicado por las flechas en la figura. De este modo las burbujas no ascienden directamente hacia la superficie sino que quedan temporalmente retenidas por la circulacin del lquido. El aumento del tiempo de retencin de las burbujas implica un aumento en la transferencia de O2

El KLa es una constante de proporcionalidad que puede tomar diferentes formas dependiendo del modelo que se utilice para explicarla, si se utiliza el modelo de la pelcula (mtodo de Cooper) tenemos que:

Donde D es la constante de proporcionalidad de la ley de Fick, L es la longitud de la pelicula estanca

que rodea a la burbuja, A es el area total de trasferencia de materia y V es el volumen del medio.

El mtodo del sulfito es de uso general, el mismo se basa en la reaccion entre el sulfito de sodio con el O2 en medio ligeramente alcalino y en presencia de iones Cu+2 o Co+2

El mismo, tal cual fue desarrollado, posee una simplicidad que lo hace muy util pero, por otro lado, tienen el inconveniente de que como la reaccin es muy rapida, el gradiente alrededor de la burbuja se ve alterado y los resultados que se obtienen son sobredimencionados.

Para solucionar ese tema se desarroll un mtodo alternativo en el cual, en lugar de trabajar con la solucin concentrada de Na2SO3 en el reactor y con una concentracin de O2 cercana a 0, se agrega una solucin de Na2SO3 a un caudal tal que toda la sal se consume al momento de ingresar al reactor. Como la velocidad de ingreso de sulfito es menor la velocidad de trasferencia de O2, la concentracin de O2 disuelto es distinta de 0.

La ecuacin estequiomtrica que representa a la reaccin que ocurre entre sulfito y O2 es la siguiente:

La velocidad de la reaccin puede representarse segn la ecuacin:

donde k es la constante de velocidad y m y n son coeficientes que deben determinarse experimentalmente y representan al orden de la reaccin para sulfito y oxigeno respectivamente.

Las ecuaciones que representan al balance de materia para el O2 y el Na2SO3 son las siguientes:

donde VL es el volumen del reactor, CA y CB son las concentraciones de O2 disuelto y sulfito en el medio, CAF y CBF son las concentraciones de O2 y sulfito en la alimentacin, Q es el caudal de alimentacin, Cuando se alcanza el estado estacionario el termino de consumo qumico puede eliminarse de las ecuaciones anteriores sustrayndolas y se obtiene la ecuacin que permite calcular el KLa:

En las condiciones de operacin, la concentracin remanente de sulfito en el medio, la concentracin de O2 en la alimentacin y en el reactor son despreciable frente a la concentracin de sulfito en la alimentacin con lo que la ecuacin puede reducirse a:

Una diferencia operacional importante entre este mtodo y el tradicional de Cooper es que en el original la concentracin elevada de sulfito mantiene relativamente constante el pH. En el Presente protocolo, la aparicin de sulfato hace que el pH disminuya rpidamente. Como el pH es un parmetro crtico en la medida del KLa, se debe controlar el mismo en forma activa.

A pesar de no permanecer el volumen absolutamente constante, como el volumen de la planta es grande en relacin al caudal de alimentacin, se puede considerar que, a tiempos cortos, se llega al estado estacionario.Es extremadamente dificil medir ambas KL y 'a en una fermentacion y entonces, los dos factores son generalmente combinados en un solo termino conocido como el coeficiente volumetrico de transferencia de masa Las unidades de KLa, son inversamente proporcional al tiempo (h-1)

3) obtener la levadura en forma industrial se emplea un proceso de tipo batch (discontinuo) con agitacin mecnica, donde el producto pasa por diferentes etapas de elaboracin hasta llegar a la obtencin de la denominada crema de levadura, que posteriormente se prensa y envasa.

Etapas

Etapa 1: Preparacin de la melaza y materias primas

La produccin de levadura lleva aproximadamente cinco das y se inicia utilizando una fuente de energa para el crecimiento de la levadura. Comnmente se emplea la melaza de caa de azcar porque sus azcares son fcilmente fermentables. Adems, para crecer la levadura necesita minerales, vitaminas y sales que usualmente se agregan a las melazas antes de la esterilizacin flash que producir el pur usado para alimentar la levadura cuando crece.

Etapa 2: Preparacin del cultivo o levadura madre La produccin de levadura comienza con un tubo de cultivo puro o un vial congelado de la cepa apropiada de levadura. Esta levadura sirve como inculo para el tanque de cultivo pre- puro donde la siembra crece bajo condiciones estriles antes de ser transferida a un fermentador de cultivo puro ms grande. Desde el tanque de cultivo puro, las clulas producidas son trasladadas a fermentadores de siembra y semi-siembra progresivamente ms grandes. Estos ltimos tramos son conducidos como fermentaciones de alimentacin batch donde la levadura es alimentada con melaza, cido fosfrico, amonaco y minerales.

Etapa 3: Fermentacin y cultivo

Al final de la fermentacin semi-siembra, las melazas agotadas se remueven y la levadura es lavada con agua fra y mantenida en un tanque de almacenamiento a 1C antes de que se inocule en los tanques de fermentacin comerciales. Estos fermentadores comerciales tienen hasta 200 mil litros de capacidad y son el paso final en el proceso de fermentacin Tras la adicin de la levadura de siembra se inician la aireacin, enfriamiento y agregados de nutrientes para comenzar una fermentacin de 15-20 horas. Al principio de la fermentacin, la levadura lquida de siembra y el agua adicional pueden ocupar entre un tercio y la mitad del volumen del fermentador solamente. Los agregados constantes de nutrientes durante el curso de la fermentacin llevan el fermentador hasta su volumen final.

La tasa de adicin de nutrientes se incrementa a lo largo de la fermentacin y hacia el final del proceso el nmero de clulas de levadura se habr incrementado entre 5 y 8 veces.

Durante la fermentacin la temperatura se mantiene a aproximadamente 30C y el pH en el rango de 4,5- 5,5.

Etapa 4: Filtracin y envasado

Al final de la fermentacin, el caldo resultante es separado, lavado con agua y recentrifugado para obtener una crema de levadura, que es entonces enfriada a aproximadamente 7C.

La crema de levadura puede cargarse directamente en tanques para entrega directa a los clientes o ser bombeada hacia una prensa filtro y escurrida hasta que toma una consistencia similar a la de una torta, que se corta en pedazos y se refrigera. Los envases de levadura pueden despus ser distribuidos a los clientes en camiones refrigerados.

4) Datos Obtenidos:

KAL= 0.0012

http://bioprocesos.unq.edu.ar/Biopro%20II/Determinacion%20de%20KLa%20%20TP.pdfhttp://www.alimentosargentinos.gov.ar/contenido/sectores/farinaceos/Productos/Levadura_2012_03Mar.pdfOUR = -0.0253