El primero consta de varias preguntas cortas. Los ejercicios segundo y tercero son problemas de aplicación del contenido de la asignatura.

Transcripción

1 Universidad Francisco de Vitoria Grado en Biotecnología. 3 er Curso Biorreactores Examen final NOMBRE: Calificación DNI: 6 de febrero de 2013 LEA DETENIDAMENTE LAS SIGUIENTES INSTRUCCIONES: El presente cuadernillo consta de tres ejercicios. El primero consta de varias preguntas cortas. Los ejercicios segundo y tercero son problemas de aplicación del contenido de la asignatura. Dispone de 180 minutos para realizar este examen. La puntuación total correspondiente a cada ejercicio se muestra junto a cada enunciado. Esta puntuación se desglosa dentro de cada ejercicio por apartados. Utilice sólo el espacio reservado para cada ejercicio. NO se admitirán ni evaluarán hojas extras en ningún caso. Las respuestas numéricas sin justificar no serán valoradas. 1 er EJERCICIO (2.5 PUNTOS) Responda sólo a cinco de las siguientes cuestiones en el espacio reservado para cada una. A) Qué es un modelo cinético potencial? Qué tipo de modelo cinético es Michaelis-Menten? (0,5 puntos).

2 B) De qué orden es el modelo cinético de Michaelis Menten? (0,5 puntos). C) Define tasa específica de crecimiento y tasa específica de duplicación Qué las diferencia? (0,5 puntos). D) Defina modelo macrocinético (0,5 puntos). E) Cuál es la diferencia entre desinfección y asepsia? 0,5 puntos).

3 F) Defina criterio de escala (0,5 puntos). G) Define servicios auxiliares. Pon cinco ejemplos (0,5 puntos). H) Qué diferencias existe un airlift con recirculación interna y otro con recirculación externa? (0,5 puntos).

4 2º EJERCICIO (5,0 PUNTOS) Un quimiostato (D=0,09 h -1 ) se emplea en la obtención de un determinado producto por vía microbiana. Antes de poner en marcha este proceso, se llevaron a cabo ensayos a menor escala en fermentadores por lotes. El tratamiento estadístico de la información procedente de triplicados en estos fermentadores más pequeños dio como resultado los datos sobre crecimiento que se representan en la Figura 1. En todos los casos se ha utilizado el mismo medio (K La = 0,032 s -1 y [O 2 ] * = 8,4 mg/l), temperatura (30ºC) y el resto de condiciones de operación que finalmente se emplearon en el quimiostato. En la Figura 2 se muestran resultados procedentes de triplicados a partir de un ensayo que consistió en la suspensión de la entrada de aire y posterior reaireación cuando la concentración de biomasa media era 0,9 g/l, en dicho fermentador por lotes. Mediante un adecuado escalado se ha conseguido aumentar el tamaño del reactor hasta alcanzar la productividad buscada, comprobándose que el siguiente modelo cinético describe adecuadamente el bioproceso: max [ N] [ X ] Rx K N [ N] RN Y N Rx X RP Y P RP X En la Figura 3 se muestra la evolución de la concentración de oxígeno en el reactor continuo, cuando el sistema alcanza la productividad buscada con una concentración de 1,5 g/l de producto. Con esta información responda de manera justificada las cuestiones que se muestran a continuación.

5 FIGURA 1 Cinética de crecimiento en fermentador por lotes FIGURA 2 Ensayo de perturbación de aireación en fermentador por lotes. FIGURA 3 Perfil de oxígeno en el quimiostato.

6 A. Calcule la tasa específica de crecimiento máxima (0,5 puntos), la tasa específica de consumo de oxígeno (0,5 puntos), y el parámetro K N (0,5 puntos), utilizando unidades adecuadas. B. Calcule la velocidad de consumo de oxígeno en el fermentador por lotes (0,5 puntos) y en el quimiostato (0,5 puntos). C. Calcule el rendimiento de sustrato limitante a biomasa (0,75 puntos) y el rendimiento de producto a biomasa (0,75 puntos), utilizando unidades adecuadas. D. Calcule el caudal que puede acoger el quimiostato si su volumen es 100 m 3 (0,5 puntos) y la producción anual de producto si al año se trabajan 8000 h (0,5 puntos).

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10 3 er EJERCICIO (2.5 PUNTOS) La enzima -galactosidasa procedente de Kluyveromyces lactis cataliza la siguiente reacción: Información de esta proteína: K M = 42 mm. V max = 3,4 mm. Una empresa emplea un proceso basado en un reactor tubular para la obtener leche sin lactosa según la reacción anterior. Si se desea reducir la concentración de lactosa de la leche que se alimenta a este reactor desde 137 mm a 6,9 mm, qué caudal se puede tratar en un reactor de este tipo si su volumen es 750 m 3? (1,5 puntos). Sería mejor realizar esta transformación en un reactor tipo tanque continuo? (1,0 punto).

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