Cinética de la esterificación enzimática de ácido acético y pentanol. Sobre la concentración y proporción de reactivos

Abstract

Se realiza un análisis de la síntesis enzimática de acetato de pentilo a partir de ácido acético y pentan-1-ol, empleando una enzima inmovilizada como catalizador. En el análisis se comprobó el efecto de la concentración inicial y de la proporción de los reactivos mencionados sobre la velocidad y el grado de conversión de la reacción, manteniendo constantes otras variables, como la temperatura, la agitación y el porcentaje de enzima con respecto al ácido. Se comprueba que la velocidad está gobernada principalmente por la cinética, no siendo apreciables los efectos de transferencia de masa interna y externa. La cinética se modelizó aceptando que la esterificación adopta el conocido mecanismo Bi-Bi Ping-Pong. Los resultados demuestran que altas concentraciones del ácido acético provocan la inhibición de la actividad de la enzima; no obstante, se comprobó que sí es posible llevar a cabo esta reacción en un medio sin disolvente a concentraciones relativamente elevadas si se trabaja con exceso del alcohol. En resumen, las condiciones de operación que maximizan la productividad del proceso estudiado son: medio sin disolvente externo, relación molar ácido:alcohol 1:2 (x0,ácido =0,33).

An analysis of the enzymatic synthesis of pentyl acetate is carried out from acetic acid and pentan-1-ol, using an immobilized enzyme as a catalyst. The effect of the initial concentration and the proportion of the aforementioned reagents on the rate and conversion degree of the reaction is verified, keeping constant the other variables, such as temperature, stirring rate and percentage of enzyme with respect to acid. It is found that the rate is governed mainly by the kinetics, not being appreciable the effects corresponding to the internal and external mass transfer. The kinetics was modeled assuming that the esterification process adopts the well-known Bi-Bi Pong-Pong mechanism. Results show that high concentrations of acetic acid cause the inhibition of the enzyme activity; however, it was confirmed that it is possible to carry out this reaction in a solvent-free medium at relatively high concentrations of the latter if an excess of alcohol is used. In summary, the operating conditions that maximize the productivity of the studied process are: free-solvent medium, acid:alcohol molar ratio 1:2 (x0, acid =0,33).