FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA 2021/2022
PROBLEMAS VISCOSIDAD Y POTENCIA DE AGITACIÓN
1. El hongo Aspergillus pullulans se utiliza para producir un polisacárido
extracelular por fermentación de sacarosa. Transcurridas 120 h de
fermentación se miden las siguientes fuerzas y velocidades de cizalla en un
viscosímetro de cilindro rotatorio.
a. Dibujar el reograma para este fluido
b. Determinar los parámetros no newtonianos del fluido
c. ¿Cuál es la viscosidad aparente a las velocidades de cizalla de:
i. 15 s-1
ii. 200 s-1?
2. Un biorreactor cilíndrico de 3 m de diámetro tiene una turbina Rushton cuyo
diámetro es un tercio del diámetro del tanque y opera a una velocidad de 90
rpm. La densidad del fluido es aproximadamente 1 g cm-3. El reactor se utiliza
para cultivar un organismo anaerobio que no necesita inyección de gas. La
viscosidad del caldo aumenta conforme se desarrollan las células.
a) Compárese la potencia requerida cuando la viscosidad es:
a. Aproximadamente la del agua (0,001 Kg/(m s))
b. 100 veces superior a la del agua
c. 106 veces superior a la del agua
b) Cuando la viscosidad es 1000 veces superior a la del agua, calcúlese la
potencia para alcanzar turbulencias
3. Un biorreactor cilíndrico agitado de 2 m de diámetro y 2 m de altura posee una
turbina Rushton de tamaño un tercio el diámetro del tanque. El biorreactor
contiene un caldo de cultivo con la misma densidad del agua y una viscosidad
de 4 cP. Si el consumo específico de potencia no debe sobrepasar 1.5 Kw m-3,
calcular la velocidad máxima permisible del agitador.
4. Se tiene un fermentador equipado con una turbina de canalete. El diámetro del
biorreactor es 3 m. Las características del caldo de cultivo son una densidad de
1200 kg m-3 y una viscosidad de 0.02 kg m-1 s-1. Las condiciones de operación
son una velocidad de rotación de 60 rpm y una velocidad de aireación de 0.23
m3 s-1. Se requiere calcular:
a) La potencia requerida para un sistema sin gas
b) La potencia para un sistema aireado
5. Un caldo de fermentación con una viscosidad de 10-2 Pa s y densidad 1000 kg
m-3 se encuentra agitado en un tanque de 50 m3 mediante una hélice marina de
1,3 m de diámetro. Calcular la potencia necesaria para una velocidad de
agitación de 4 s-1.
