Universidad Francisco de itoria Licenciado en Biotecnoloía. 5º Curso Biorreactores Examen final NOMBRE: Calificación DNI: de febrero de 23 LEA DETENIDAMENTE LA IGUIENTE INTRUCCIONE: El presente cuadernillo consta de cuatro ejercicios. El primero consta de varias preuntas cortas. Los ejercicios seundo, tercero y cuarto son problemas de aplicación del contenido de la asinatura. Dispone de 8 utos para realizar este examen. La puntuación total correspondiente a cada ejercicio se muestra junto a cada enunciado. Esta puntuación se deslosa dentro de cada ejercicio por apartados. Utilice sólo el espacio reservado para cada ejercicio. NO se admitirán ni evaluarán hojas extras en ninún caso. Las respuestas numéricas sin justificar no serán valoradas. er EJERCICIO (2.5 PUNTO) Responda sólo a cinco de las siuientes cuestiones en el espacio reservado para cada una. A) Cómo se llama [O * 2 ]? Qué representa? A qué expresión/es pertenece? (,5 puntos).
B) Defina rado de reducción. Calcule el rado de reducción para la biomasa del ejercicio 2 (,5 puntos). C) Defina daño celular. Nombre tipos de estrés celular y su causa (,5 puntos). D) Enumere 4 métodos mecánicos de ruptura celular y 4 métodos no mecánicos (,5 puntos). E) Defina criterio de escala (,5 puntos).
F) Cómo analizaría los ases enerados en una fermentación? Cómo analizaría los ases disueltos en el medio de cultivo durante la fermentación? (,5 puntos). G) Qué diferencias existen entre una columna de burbujeo y un airlift? (,5 puntos). H) Defina fotobiorreactor (,5 puntos).
2º EJERCICIO (2.5 PUNTO) e emplea un proceso discontinuo para llevar a cabo la deradación de ácido benzoico mediante la acción de un cultivo mixto de microoranismos. Dicho proceso puede representarse por la siuiente reacción: C 6 H 5 COOH + 5, O 2 + a NH 3 b C 5 H 7 NO 2 + c H 2 O + d CO 2 (sustrato) (biomasa) A. Calcule el coeficiente respiratorio teórico, así como los rendimientos Yx/s, Yx/o 2, Y H2O/X, Y N/CO2 (, punto). NOTA : C: 2 uma; N: 4 uma; O:6 uma y H: uma, Balance de C: 7 = + 5 b + d Balance de H: 6 = -3 a + 7 b + 2 c Balance de O: 2 = 2 b + c + 2 d Balance de N: = - a + b OLUCIÓN: a=,5; b =,5; c = 2; d = 4,5. X ) 3 / mol ) 22 / mol NH ) 7 / mol CO ) 44 / mol O ) 32 / mol d RQ.9 5 b X ) YX / ) Y Y Y X / O2 H 2O / 2 NH3 / CO2 2 3,5 3 22 b X ),5 3 / mol,353 5 O ) 5 32 / mol c H 2O) ) 2 / mol,463 / mol 2 8 22 / mol,32 / mol a NH 3),5 7 / mol,43 d CO ) 4,5 44 / mol 2 B. Al inicio de este bioproceso se encuentran por téro medio en el caldo de cultivo 2.5 8 /. Cada cara dura 48 h y el crecimiento medio de la biomasa siue la ley de Malthus con una tasa específica de duplicación lobal del cultivo de.6 h -.
abiendo que le caldo de fermentación debe tratarse para no superar /, calcule el tiempo que sería necesario tratar térmicamente el biorreactor después de cada lote si se mantuviera una temperatura constante de 4 ºC (,5 puntos). NOTA 2: D = 35. y D 2 = 5. El cultivo presenta un tiempo de latencia medio de 3 horas y no alcanza la fase estacionaria. Lo primero es calcular la cara microbiana alcanzada después de 48 horas de fermentación: N N exp t t N t 48 h t lat alcanzar: 2,5 3 h,6 h N,33 8 lat N 2,5 2 8 exp,6 h 48 h 3 h Después hay que calcular el rado de reducción de la población que hay que 2 N,33 n lo N buscado,33 2 8,2 Para calcular el tiempo de tratamiento sólo queda relacionar los tiempos de reducción decimal conocidos con el tratamiento buscado: F 4 n D 4 2 2 z 24,85º C F D 35 lo lo D 5 2 2 4 z D4 D2,86 4 8,2,86 5,58
3 er EJERCICIO (2.5 PUNTO) La lipasa LP3 procedente de Candida ruosa cataliza la siuiente transformación: Triacillicerol +H 2 O Diacillicero + carboxilato Información de esta proteína: M = 7 mm. = 5 mm. [E] = 5.52 mm. A. Una empresa emplea un proceso basado en un reactor tubular para la obtención de ácidos rasos a partir de aceites veetales. Qué volumen debe tener este reactor para transformar el 8% de los moles de triacillicerol alimentados? (,5 puntos). Necesita saber que el reactor se alimenta con 2 k/h de un aceite compuesto por un 2% en peso de aua y un 8% de aceite de oliva. DATO: la densidad de la mezcla anterior es de 98 k/m 3. La corriente de salida del reactor no experimenta un cambio sustancial de densidad. Puede considerar que el aceite de oliva está compuesto exclusivamente por trioleato de licerina (884,78 /mol). Condiciones a la entrada del reactor tubular:: Trioleato de licerina k totales 8 k trioleato de licerina 2 h k totales 3 k totales m 2 h 98 k totales mol F 8,8 h 3 m L Q,24 24 h h L h L Q 24 3,4 h 6 m,24 h 3 mol 8,8 h L 24 h mol trioleato k 884,78,886 M 886 mm de licerina mol 8,8 h Condiciones de salida del reactor tubular: X,2 886 Mm A L h L Q 24 3,4 h 6 77,2 mm
Ecuación de diseño de un reactor tubular: Q R Q d Rs ln Q Q ln implemente hay que sustituir los datos del enunciado: L L 3,4 7 mm 3,4 886 mm ln 886 mm 77,2 mm mm 77,2 mm mm 5 5 222,56 L B. i se coloca otro reactor tubular a continuación del anterior, cuál debe ser su volumen para alcanzar el 9% de conversión con respecto a la cantidad presente en la mezcla anterior? (, punto). Condiciones a la entrada del reactor tipo tubular: 77,2 mm L Q 3,4 Condiciones de salida del reactor tubular: X, 886 Mm A L h L Q 24 3,4 h 6 88,6 mm Ecuación de diseño de un reactor tipo tubular: Q Q ln implemente hay que sustituir los datos del enunciado: L L 3,4 7 mm 3,4 77,2 mm ln 77,2 mm 88,6 mm mm 88,6 mm mm 5 5 46,8 L
4º EJERCICIO (2.5 PUNTO) i se combina el reactor del apartado (A) del ejercicio 3 en serie con un reactor tipo tanque colocado después para lorar la misma conversión lobal del 9%, qué volumen debe tener? (,5 puntos). Condiciones a la entrada del reactor tipo tanque: 77,2 mm L Q 3,4 Condiciones de salida del reactor tanque: X, 886 Mm A L h L Q 24 3,4 h 6 88,6 mm Ecuación de diseño de un reactor tipo tubular: Q R Q R Q implemente hay que sustituir los datos del enunciado: 77,2 mm 88,6 mm 7mM 88,6 mm L 3,4 58, 6 L mm 5 88,6 mm in necesidad de hacer cálculos para todas las posibilidades, justifique si pondría el reactor tipo tanque delante o detrás del reactor tubular ( punto). Dado que la cinética de Michaelis-Menten es de orden iual o inferior a uno, conviene colocar el reactor tubular primero: