1. En un fermentador de 3 L se determinó K La por medio de la técnica de sulfito. Se empleó una solución 0.25 M y se tomaron nuestras a diferentes tiempos durante 35 min. La concentración de Na2SO3 residual se muestra en la siguiente tabla.
t (min) Na2SO3 (M)
0
3
7
14
21
28
35
0.25
0.195
0.183
0.168
0.123
0.09
0.03
Considere que la concentración de oxígeno en el equilibrio es de 0.3 mM. Calcule el K La en h-1 2. Se desea determinar el kLa de un fermentador de 50 L, con un cultivo S. serevicea, de acuerdo al procedimiento siguiente: la alimentación de aire fue cerrada al tiempo cero, después de 3 min la aireación fue reiniciada. La concentración de S. serevicea se mantuvo constante en 3mg/l durante este periodo. Los datos de concentración de oxígeno disuelto en el medio medido son los siguientes: t (seg) 0 15 30 45 60 75 90 115
saturación del sensor 92 89 85 79 67 55 49 42
t (seg) 200 220 240 260 280 300 320 340
saturación del sensor 13 35 48 57 69 78 83 87
130 145 160
37 22 15
380 420 440
89 91 92
3. Se determinó el kLa de un fermentador de laboratorio de 10 L de acuerdo al procedimiento siguiente: la alimentación de aire fue cerrada al tiempo cero y se burbujeo una corriente de nitrógeno en la superficie del medio. Los datos de concentración de oxígeno disuelto en el medio medido son los siguientes: t (seg) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
4. En un fermentador de 100L que será utilizado para el cultivo de E. colli se hizo la prueba del sulfito para determinar el K La adicionando al reactor una solución de Na 2SO3 0.45 M. Se tomaron muestras durante 30 min y del análisis de las muestras se obtuvieron los siguientes datos de yodo residual (empleando una solución de yodo 0.5 M). Considere que la concentración de oxígeno en el equilibrio es de 8 ppm y calcule el K La en h-1
t (min)
0
5
8
12
16
25
35
yodo (mM)
98
100
179
195
218
275
300
5. Se desea determinar el kLa de un fermentador de laboratorio de 10 L, con un cultivo K. aerogenes, mediante el método dinámico. La alimentación de aire se corto al tiempo cero y la Elaborado por Dra. Mayola García Rivero
EJERCICIOS DE BIOINGENIERIA DETERMINACIÓN DE KLa
se aplicó una corriente de nitrógeno en la superficie del medio. Después de 2 min la aireación fue reiniciada. La concentración de k. aerogenes se mantuvo constante en 5mg/l durante este periodo. Los datos de concentración de oxígeno disuelto en el medio medido son los siguientes: t (seg) 0 10 20 30 40 60 80 100 110 120
6. En un fermentador de 3 L se hizo la prueba del sulfito para determinar el K La. De las muestras analizadas se obtuvieron los resultados que se muestran el la tabla 1. Considere que la concentración de oxígeno en el equilibrio es de 1.02 mM. Calcule el K La en h-1 tiempo (min) 0 3 9 15 22 28 34
7. Para determinar el kLa en un fermentador de 40 L se siguió el procedimiento que a continuación se describe: la alimentación de aire fue cerrada al tiempo cero y se burbujeo una corriente de nitrógeno en la superficie del medio. Los datos de concentración de oxígeno disuelto medido en el medio son los siguientes: t (seg) 0 10 20 30 40 60 80 100 110 120
Calcula el Kla para los datos proporcionados. 8. La siguiente correlación se puede emplear para estimar el K La en tanques agitados cuando el medio de cultivo es viscoso: kLa Di2/ DO2= 0.06 Sc 0.5 Re1..5 Fr 0.19 (NDi/vs)0.32 (app Vs/)0.6 donde: Re = NL Di2/app
Fr = Di N2/g
Sc = app / L DO2
vs = velocidad lineal del aire (m/seg) y app = K (11 N)n-1 (3n + 1/4n) Elaborado por Dra. Mayola García Rivero
EJERCICIOS DE BIOINGENIERIA DETERMINACIÓN DE KLa
donde app es la viscosidad aparente, K = índice de consistencia y n es el índice de la ley de potencia. Empleando la correlación arriba descrita calcule el Kla para un tanque de 35 000 L que utilizará para cultivar un hongo productor de antibióticos. Después del periodo exponencial crecimiento la concentración del micelio es constante en el caldo y el fluido muestra comportamiento que es explicado por la ley de potencia, con un índice de consistencia de mg/cm seg y un índice de la ley de potencia de 0.70. Considere las siguientes condiciones operación y propiedades del fluido: Flujo de aire Altura del tanque a diámetro Di a D L DO2 g N
10. Un fermentador de 10 L de volumen de operación se llena con una solución 0,5 M de sulfito de sodio y 0,003 M de Cu 2+. Se enciende la aireación y luego de 30 minutos se detiene el aire y se toma una muestra de 10 mL para su valoración. La concentración de sulfito de sodio determinada fue de 0,4 M. Calcular el kLa para un experimento conducido a 30°C y 1 atm.
1. Riet propusó correlación adimensional para estimar el KLa en tanques agitados: kLa = 2.6x10-2 (Paireado/V)0.4 Vs0.5 en seg -1 donde Paireado/V está dado en watts/m3 y Vs es la velocidad superficial del gas en m/seg. Calcule el KLa de acuerdo a la correlación dada para el tanque anterior
