Evaluación y selección del esquema SHF o SSF para aprovechamiento del suero de leche en cuatro configuraciones de biorreactores. Modelado de simulaciones en MatLab

Abstract

El aprovechamiento del suero de leche constituye un reto técnico y ambiental significativo para micro, pequeñas y medianas empresas queseras, en particular cuando este subproducto se desecha sin estrategias de valorización. En este Trabajo de Obtención de Grado de Maestría en Ingeniería de Productos y Procesos se realizó una comparación, mediante modelado y simulación computacional en MATLAB®, entre los esquemas de sacarificación y fermentación separadas (SHF) y de sacarificación y fermentación simultáneas (SSF) para el deslactosado de suero de leche empleando β-galactosidasa y un consorcio de kéfir. La evaluación incluyó cuatro configuraciones de biorreactor: lote, lote alimentado, continuo (CSTR) y flujo pistón (PFR), con el objetivo de identificar la alternativa con mejor desempeño para alcanzar al menos 90 % de deslactosado. Los resultados indican que SSF–lote exhibe el desempeño global más favorable, al lograr t90 = 810 min, 100 % de deslactosado a 1590 min y una biomasa máxima de 11.21 g·L⁻¹ a 1230 min. La matriz de decisión multicriterio respaldó esta configuración como la opción más robusta, seguida por SSF-PFR, aunque este último requiere tiempos de residencia mayores para completar la conversión. Asimismo, la valorización parcial del suero evidencia una disminución medible en DBO y DQO, con efectos positivos en sostenibilidad, competitividad y economía circular. En conjunto, el estudio sustenta que el esquema SSF–lote es una alternativa técnicamente viable para orientar futuras intervenciones experimentales y fortalecer el aprovechamiento del suero de leche en MiPyme lácteas.