Cinética de la ingeniería Bioquímica-Capítulo 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

“Un Ingeniero Químico, una Empresa “
ASIGNATURA : BIOTECNOLOGIA


HUANCAYO-PERÚ
2012

Capítulo 3

CINÉTICA DE LA INGENIERIA BIOQUIMICA


3.1 Introducción
El objetico general de la ingeniería bioquímica es hacer practicables, en la situación económica del momento procesos que se hanmostrado realizables en el laboratorio o en experiencias de investigación. Ello no significa de ningún modo que pueda alcanzarse el objetivo aun cuando las características bioquímicas, microbiológicas y físicas del sistema estén bien definidas y comprendidas. Un ejemplo clásico de fracaso de las industrias de procesos químicos de naciones industriales en climas templados se encuentra en el área de ladesalinización. A pesar del extenso conocimiento de la fisicoquímica de las aguas salinas, no hay disponible aun, ningún proceso económico a gran escala para la desalinización del agua de mar.
Un punto a tener muy en cuenta es una evaluación cuidadosa del costo implicado en el paso de escala de un proceso desde el laboratorio a la unidad industrial. Este desembolso usualmente excede delcorrespondiente a la fase inicial de investigación y es necesario tener disponible una estimación actualizada de los beneficios potenciales de lo que es, con toda probabilidad, un programa de desarrollo cada vez mas complejo.
Cada uno de los procesos bioquímicos industriales se diseña para producir económicamente un producto deseado a partir de un numero de materiales de partida mediante una sucesión deetapas de tratamiento. Las materias primas se preparan mediante diferentes procesos físicos para ponerla en la forma en que puedan reaccionar bioquímicamente, estos incluyen extracción, lavado disolución, mezclado y esterilización. Los reactivos se ponen entonces en contacto con microrganismos o enzimas en un reactor de configuración apropiada donde tiene lugar la conversión ej. Centrifugación,sedimentación, cristalización, para obtener el producto requerido con la pureza y estado físico deseados (figuras 3.1 y 3.2).
El diseño del equipo para las etapas de tratamiento físico estudia en ingeniería química como operaciones unitarias o procesos de separación (Coulson y Richardson, 1968).


Normalmente la etapa de reacción bioquímica es crítica en el establecimiento de la economía delproceso. El diseño del fermentador no es un asunto rutinario y para un proceso dado puede proponerse una gran variedad. En la búsqueda de un diseño óptimo no es precisamente el costo del fermentador lo que debe minimizarse, puesto que el diseño con los menores costos fijos y de operación del fermentador puede suponer un costo mas elevado en la recuperación del producto. De aquí que en un diseñoapropiado deba ser considerada la economía global del proceso.
El modelo de explotación de los microrganismos se esquematizo en la figura 1.1. es labor del microbiólogo y bioquímico especificar los componentes de este modelo, a saber, la solución nutriente y la especie y cepa de microrganismos, y del ingeniero bioquímico idear un proceso económico en estrecha cooperación con ellos.
Mientras queaquellos aspectos de los procesos de separación y diseño del reactor que implican transferencia de materia, calor y cantidad de movimiento son relativamente bien conocidos (Coulson y Richardson, 1964), es en el área de la cinética de “reacción” donde los sistemas bioquímicos presentan nuevos problemas para el ingeniero. El propósito de la cinética de la ingeniería bioquimica es proporcionar ecuacionesde velocidad apropiadas para describir los sistemas bioquímicos, demostrar la utilidad de tales ecuaciones para propósitos de diseño, e idear experimentos de laboratorio mediante los cuales puedan determinarse los coeficientes de velocidad “inevitablemente semiempiricos” implicaods en las ecuaciones cinéticas (capitulo 4 y 5).
Los procesos microbiológicos se han desarrollado estensamente...