balance en biorreactores, Diapositivas de Biotecnología

¡Descarga balance en biorreactores y más Diapositivas en PDF de Biotecnología solo en Docsity!

BIORREACTORES

BIORREACTOR DISCONTINUO AGITADO

BALANCE DE BIOMASA Biorreactor Discontinuo

 (^) dM/dt = Mi- Mo +Rg-Rc no entra ni sale biomasa luego Mi, Mo = 0

 Masa total de células en el reactor= X*V

 (^) Rg= se generan o producen células = Rx*V=μXV

 Rc= se consumen o mueren células = Rd*V=KdXV

Luego la ecuación queda así: d(XV)/dt= μXV-KdXV: si el volumen permanece constante V dX/dt= VX (μ-Kd)------- dX/dt=(μ-Kd )X, para cultivo discontinuo μ=μmax ------- dX/X = dt(μ-Kd ) integrando obtenemos t= (X/Xo ) Si la velocidad de muerte es despreciable Kd<<<<<μmax t= (X/Xo )-------X=Xo

BALANCE DE SUSTRATO  (^) Si X=Xo  (^) Para caso (a) la producción asociada directamente al metabolismo energético qp,Yps es cero, la ecuación queda así:  (^) si se desprecia los requerimientos de mantenimiento ms= Como HOMEWORK hacer el BALANCE DE PRODUCTO y llegar ala ecuación siguiente (13,31)

Tiempo total para un ciclo en discontinuo  (^) En la práctica en los procesos discontinuos, además del tiempo del proceso fermentativo (tb), existen largos períodos improductivos, como:  (^) El tiempo necesario para recoger el contenido del biorreactor (thv). Tiempo para limpiar, esterilizar y preparar de nuevo el fermentador para la siguiente operación (tp).  (^) Para un cultivo celular se tiene además un tiempo de adaptación o fase lag (tl), tras la inoculación durante el cual no existe crecimiento ni formación de producto  (^) Por lo tanto el tiempo no productivo total (tnpt) será: tnpt = thv + tp

• tl  (^) El tiempo total de que dura el cultivo en un reactor discontinuo tT será:  (^) tT = tnpt + tb

 (^) Productividad en cultivo batch ó Discontinuo agitado  (^) La productividad de biomasa (o producto) de un proceso fermentativo puede describirse como la cantidad de biomasa (o producto) obtenida por unidad de tiempo:  (^) Pr= Concentración producto/tiempo de fermentación (g/l.h)  (^) Para calcular la economía de un proceso se deben considerar varios aspectos: el tiempo de producción (de fermentación), tiempo de limpieza y acondicionamiento del fermentador, tiempo de esterilización, etc. Stanbury y Whitaker (1984) definieron la productividad de un cultivo batch (Pr) mediante la expresión:  (^) se asume que todo el sustrato limitante se consume.  (^) tT: Tiempo total que dura el cultivo en un reactor discontinuo = tnpt

• tb  (^) tnpt : Tiempo no productivo total.  (^) tb: Tiempo del proceso fermentativo (tiempo en que el microorganismo crece a μm).

BALANCE DE BIOMASA BIORREACTOR AGITADO CON ALIMENTACION INTERMITENTE (FEEDBATCH) F Xi Si Pi V ; X; S; P

 (^) FX+ =XV(μ-K d )  (^) VdX/dt= XV(μ-K d )-FX^ dividiendo todo por V y factorizando X la ecuación queda asi: d x/dt= X(μ-Kd-F/V) , si se define velocidad de dilución D= F/V tenemos  (^) , si K d <<<< μ^ la ecuación se transforma en  (^) ( ecuación 13,41)  (^) BALANCE DE SUSTRATO LIMITANTE  d(sustrato en el bior.)/dt = sustrato entra- sustrato sale + sustrato producido -sustrato que se consume , luego la ecuación es  (^) Sustrato en el bior.= SV Sustrato entra=Fsi sustrato sale= sutrato producido= 0 sustrato que se consume= RsV= qsV=

 (^) , dividiendo por V y enviar FS al otro lado del signo igual, D=F/V , nos queda  (^) (ecuación 13,43), cuando el biorreactor intermitente opera en discontinuo la X es elevada y constante por lo que dX/dt=0 , la ecuación 13,41 queda =D y aplicado Monod =D  (^) Si no se genera producto (caso a), las necesidades de mantenimiento se desprecian (ms=0) la ecuación 13,43 se simplifica hasta  (^) , elevadas concentraciones de células, el sustrato que entra al biorreactor se consume por lo que S<<<<Si y dS/dt=0, =D podemos decir que la ecuación anterior queda X= YxsSi  (^) Producto=P= YpsSi  (^) Homework obtener la ecuación 13,49 y 13,50 del libro guia