Purification of lactic acid obtained from a fermentative process of cassava syrup using ion exchange resins

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se evaluo la producción de ácido láctico (AL) vía fermentativa, y su posterior separación mediante un sistema de resinas de intercambio iónico. Para la biosíntesis de AL se usó la cepa Lactobacillus brevis la cual fue cultivada bajo condiciones anaeróbicas usando un medio de bajo contenido nutricional a base de hidrolizado de yuca, denominado HY1. Para una cinética de cultivo de 120 h, en un biorreactor de 7,5 L, la más alta concentración de AL encontrada fue 24,3 +/- 0,07 g AL/L, con una productividad de 0,20 g/L/h, a pH 6,5 y 38ºC. Para la recuperación del AL se usaron las resinas de intercambio iónico Amberlite IRA-400 e IR-120. Inicialmente se determinó la isoterma de adsorción de AL (25°C) sobre la resina Amberlite IRA-400 activada en su forma Cl-, OH- y HSO4 2-. La forma Cl- de la resina activada fue evaluada a pH 5, mientras que la forma OH fue evaluada a pH 3,5 y 6,3. El más alto contenido de adsorbato fue 0,59 +/- 0,03 g AL/g resina at pH 6,3 , cuando la resina esta activada en su forma OH-. Seguidamente, se desarrollaron las curvas de ruptura en la resina Amberlite IRA-400 a pH 3 y 5, y 0,5 y 1mL/min de flujo de alimentación. La máxima concentración de AL adsorbida fue 0,109 +/- 0,005 g AL/g resina a pH 3 y 0,5 mL/min. Finalmente, la recuperación de AL se evaluó en un sistema de columnas en serie empacadas con las resinas Amberlite IRA-400 e IR-120; La recuperación de AL fue 77% y 73%, cuando el sistema se ajustó en 0.5mL/min, 25ºC, pH 3 y 5, respectivamente.

ABSTRACT: In this work, the fermentative lactic acid (LA) production and its further separation by ionic exchange resins was evaluated. A Lactobacillus brevis strain was used to perform lab scale experiments under anaerobic conditions, using a low nutritional content media with cassava flour as carbon source (HY1). For a fermentation time of 120 h in a 7,5 L bioreactor, the LA concentration was 24,3 +/- 0,07 g LA/L and productivity 0,20 g/L/h, at pH 6,5 and 38ºC. For LA recovery, the amberlite IRA-400 and IR-120 exchange resins were used. First of all, a LA isothermal adsorption on Amberlite IRA-400, Cl-, OH- and HSO4 2- activated form, was performed at 25ºC. The Cl- activated resin was tested at pH 5, whereas the OH- activated form was tested at pH 3.5 and 6.3. The highest adsorbate content was 0.59+/-0.03 g LA/g resin at pH 6.3 when the resin was OH- activated. Following, the breakthrough curves were carried out an Amberlite IRA-400 packed column at pH 3 and 5, and 0.5 and 1mL/min; the maximum LA loaded was 0.109+/-0.005 g AL/g resin pH 3 and 0.5mL/min. Finally, the LA recovery was assessed in a system of series of columns packed with Amberlite IRA-400 e IR-120; the LA recovery was 77% and 73% when the system was set at 0.5mL/ min, 25ºC, and a feeding at pH 3 and 5, respectively, into the packed columns.