Vista previa parcial del texto
¡Descarga Biorreactores y más Apuntes en PDF de Ingeniería de Edificación solo en Docsity!
ON U " B Biotecnología 2015-2016 Problemes — Tema 1. Introducció als bioreactors Problema 1.1. Tenim un reactor de tanc agitat que opera en continu. Abans d'introduir linocul cellular es vol comprovar el balang de matária. L'aliment entra al tanc a un cabal volumétric de 3 Líh i conté glucosa (substrat del futur creixement cellular) a una concentració de 10 giL. a) Per comprovar que es treballa a l'estat estacionari, quin cabal i concentració de glucosa a la sortida s'haurien d'obtenir experimentalment? Nota: suposeu que la densitat de la solució de 10g/L de glucosa és la mateixa que la densitat de l'aigua a temperatura ambient, és a dir, aproximadament 1000 g/L. b) Suposant que les mesures experimentals del cabal ¡ concentració de glucosa a la sortida no fossin els esperats, és a dir, que encara no s'hagués assolit lestat estacionari, com quedarien modificals als balangos de materia total ¡ el de glucosa? Es podría saber com evolucionen el volum al reactor ¡ la concentració de glucosa al seu interior amb el temps? Problema 1. 2, Es disposa d'un Reactor Continu de Flux de Pistó que opera a un cabal d'entrada de 3 Líh amb una concentració de glucosa de 10 g/L (com el ROTA del problema anterior). a) Quin será el cabal de sortida del reactor? Formula els balangos de maltéria total | de glucosa per a aquest reactor. b) Suposeu que en un moment determinat s'afegeix al corrent d'entrada una petita concentració de célules, Com afectará aixo a la formulació del balang de materia de la glucosa? Problema 1.3. Es disposa d'un reactor de tanc agilal de dos litres de volum, Es vol operar en continu, és a dir, que es vol treballar amb un Reactor Continu de Tane Agital (ROTA). Abans de dur a terme la reacció d'interés en l'esmentat reactor s'hauran de fer algunes comprovacions. El cabal de treball vindrá determinat per la bomba que ja hi ha al laboratori. El cabal volumétric de treball será doncs de 3 litres/hora (tant d'entrada com de sortida, ja que es vol treballar en estat estacionari), Es sap que, per tal de donar prou temps perque tingui lloc la reacció d'interes, el temps de residancia al reactor ha da ser de 2.1 hores com a mínim. a) Calculeu si el reactor de dos litres de volum és adequat per a aquest procés. b) Suposant que hi ha prou diners per canviar la bomba, as planteja 'adquisició d'una nova bomba el rang de treball de la qual és de 0.005 - 0.03 l/min. Calculeu quin ha de ser el cabal de treball per a assegurar que el temps de residencia sigui com a mínim de 2.1 hores. És adequada la bomba proposada? Nota: tingueu en compte que per operar en un reactor, el volum de treball sempre ha de ser menor que el volum de la cuba, Feu servir, per exemple, un volum útil del 85% del volum del reactor. e) Quina altra solució podríeu haver pres? U ” B Biotecnología 2015-2016 Problemes — Tema 1. Introducció als bioreactors Problema 1. 4, Es disposa d'un reactor de tanc agitat d'un litre de volum que opera en continu (RCTA). El cabal d'operació és de 1.5 min (cabal volumétric d'entrada ¡ sortida) ¡ el volum de treball és de 0.8 litres. a) Calculeu el temps de residéncia. Quina relació hi ha entre aquest temps de residéncia ¡ la velocitat de reacció? b) A partir de la relació deduída en l'apartat anterior, — Si mantenim el cabal ¡ el volum de treball constants, que es pol deduir? — Si el que es desitja és disminuir la concentració del reactiu a la sortida, Cy, peró no es pot modificar la concentració de reactiu a l'entrada ni tampos la velocitat de reacció (penseu quan les seria aixó possible), com podrieu modificar aquest valor de Cg considerant només condicions d'operació? Problema 1.5. En el mateix reactor de tano agitat anterior, d'un litre de volum, es desilja ara operar en discontinu. Es vol treballar, dones, amb un Reactor Discontinu de Tanc Agitat (RDTA). a) Quina és Pequació de disseny en aquest cas que relaciona els parámetres d'operació amb la velocitat de reacció? b) En aquest cas, el volum del reactor quin paper juga pel que fa a la velocitat de reacció ¡ la conversió final de la reacció? c) Per obtenir una major quantitat total de producte final de reacció, té sentit modificar aquest volum de treball al reactor? SOLUCIONS 11 2)JQ,,=Q,=3 Uh Cgo = ge = 10 gil de dC = Va Qt; - EMO + (Ol y + (0, —0,,)1 0,10 E -C,) = Cos = 10 g/l Cos 13. b) Q,=0.01351 L/min €) Per augmentar T o s'augmenta el volum o es disminueix el cabal (Q,). El més logic és la segona opel 14. a)t=0533 min; T=(CasCaolr b) Augmentar la conversió (Cps-Cpe) significa augmantar T, o s'augmenta el Y o es disminueix el Q,. 15. a)r=dCa/dt b) En un RDTA, el volum (V) no influeix en la velocitat de reacció (1), ¡ per tant, tampoc en la conversió, c) Per augmentar la quantitat de productes s'ha d'augmentar el volum. 
