Ejercicios de Biorreactores (2023)

, No 5x10S
NG
=




~
2- Se quiere esterilizar agua bidestilada cuya carga inicial de microorganismos es 5x106 y espera tener 10-2 al
finalizar. El biorreactor tiene una k media de enfriamiento de 0,223 m-1 y una constante media de calentamiento de
0,323 m-1. A su vez sabe que el biorreactor a volumen completo necesita 25 minutos para llegar a 121 grados y 40
para bajar de 121 grados a 100 grados. Como no tiene la k de retención decide hacer un experimento en el cual
coloca capilares a 121 grados con distintas concentraciones de bacterias iniciales y a distintos tiempos saca los
capilares y plaquea el total de microorganismos. A continuación se muestran los resultados:
A. Indicar a qué corresponde lo ordenada y la abscisa del gráfico. ->
B. Calcular el tiempo de retención para esterilizar el agua bidestilada. m kretencion
=




↳ incognita



In No xt
P
Kcal. Tcal+
Nt
=
I
-> In =-kt In =
Kret. Trettkenf. Tent

Nf
L nee
Y mx
=
b
+
retencion
calentamiento enfriamiento
kret:0,327 (m)


In
100 0,323/m. 25m 0,327/m. Tret +0,223/m. 40
=
+




Tret = 9,28m


3- Se quiere realizar un cultivo batch de levaduras de 3000 litros útiles, para ello se va a comprar como medio una mezcla de
diferentes sustratos. Si en el proceso de esterilización se necesita obtener una confianza del 99,99%, cuál será la máxima
concentración inicial admisible de contaminantes en la mezcla si el tratamiento térmico es el siguiente:
tcal= 20 min tenf= 16 min tret= 12 min
Kcal= 0,083 min-1 Kenf= 0,168 min-1 Kret= 2,538 min-1
Por algún motivo que se desconoce, cuándo se compra el medio se observó que la contaminación inicial es el 70% de lo calculado
¿Qué puede hacer para adaptar el protocolo de esterilización? ¿Cuál es el nuevo tratamiento térmico a realizar?




confianza:99,99% -
Nf 0.0001
=




In 1 0,083/m.20m
=
2,538/m.
+
12m +


0,168/m. 16M
0.0001


No 1.3x10"
=
- el 70% 9,1x10
=




CC =
1,3x10":43,3x10" mo/L
3000 litros




140
In 0,083/m.20m+2,538/m.
=
tret + 0,168/m.



tret=11,85m

, 4- Las curvas de calentamiento y enfriamiento de un fermentador de 40000L obedecen a las siguientes ecuaciones:
T (°C)= 1,5 t + 20 (para el calentamiento) y T (°C)= 121 – 3/2t (para el enfriamiento) (t es en minutos)
La contaminación inicial es de 107 microorganismos/l. Si se desea una eficiencia del 99,99% calcular el tiempo de retención

I
y el número de microorganismos viables remanentes en cada etapa del proceso.
Kcal= 0,714 min-1 Kenf= 0,420 min-1 Kret= 2,538 min-1
wo 107 mo/L x40000 4x10" =




calentamiento: 100 1,5t
=
20
+

+=
-

53.3
14
121 1,5t
= 20
+
t
->
67,3
=




Enfriamiento: 100 =
121 -




3t
->
t 14 =



14
t
zt
121 12)
=
- +
0
=




(401) 2.558/min tret 0,4201m
in a714/min
=
x 14m + x +
x 14 m




tret 7,89
=
m




1. Realizar un gráfico cualitativo de T (°C) vs tiempo partiendo desde 25°C y alcanzando los 121°C y reconocer en él:
a) Temperatura a partir de la cual se considera que comienza la esterilización
b) Ciclos del proceso de esterilización

c) ¿De qué parámetros depende cada etapa (calentamiento, enfriamiento y retención)?

d) ¿Cuál es la etapa que puedo controlar y por qué?
e) ¿De qué parámetros depende la k?
To a) temp la was seconsidera comienza la esterilizacion 100°
que
=


a
a




la etapa que podria controlar es la
face lag ya que puedo hacer
121 -




noo-wasant "cent
medio previo al
que el m.o.
pase un
x
proceso de adaptacion al
d) cultive




of

, 6. Es muy común el uso del macerado de maíz en la formación de medios de cultivo debido a que aporta fuente de nitrógeno, factores de crecimiento y es fuente de carbono y
energía. Se decide largar un proceso para obtener biomasa utilizando un fermentador de 30.000 litros de volumen útil que contiene 7% p/v de macerado de maíz (considerar a
éste como la única fuente de contaminación). Para la operación de esterilización se utilizó calentamiento por camisa, lo que produjo una disminución del volumen del medio
del 12% debido a evaporación. Los análisis realizados indican que la contaminación del macerado era de 108 microorganismos/g. Se desea calcular el tiempo de retención a
121°C si el proceso de esterilización requiere un 99,99 % de confianza y el tratamiento térmico es el siguiente: -x 108
t cal= 25 min K cal= 0,083 min-1 t enf= 18 min K enf= 0,168 min-1 K ret= 2,538 min-1

14
No:108 mo/g 108 molg. 2, 1 100g
x 2,1x10
=
mo


11p(v g/100m
=




0.11
-

19
30.0001
-
x 2, 1
=

x
10g




infe.1x10 I
14
- 0.083/m. 25m +2,538/m. tret + 0,168/m. 18M

0,000 1


tret 14,61
=
m




5. Se tiene un biorreactor de 50000 litros útiles cuyo proceso de esterilización responde a las siguientes curvas de calentamiento y enfriamiento:
T (°C)= 30 + 4/3t y T (°C)= -1,7t + 121 (t es en minutos)

a
La contaminación inicial es de 104 microorganismos/ml. Si el tanque se esterilizó utilizando vapor directo y se produjo un incremento del 27% en el
volumen (alcanzándose a completar el volumen útil), cuál será el tiempo de retención y el número de microorganismos viables remanentes en cada
etapa del proceso si se desea una eficiencia del 99,99%?
-> 0,0001
K cal 0,0119 seg-1



diamm*0,42m
K enf = 0,007 seg-1 K ret = 0,0565 seg-1
104mo/ml - not mo/L 50,000
x
sx10"
=
3
3,39 m



calentamiento:100
1t 52,5
30
=
+
t
t
=




15,75

121 30 t 68.23
2t
=
+ +
=




Enfriamiento: -1,7 t 121 -
t 12,35 12,35
=


100
+
=




121 =
-
1,7t 121
+ -
t 0 =




in
(-1) 0.714/m 15,75 3,39/m x tret 0,420/m x12,35
= + +
x




tret 5,81=
m