Determinacion dinamica del coeficiente convectivo de transferencia de oxigeno (kla) y el coeficiente de consumo de o2 para microorganismos (qo2).

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
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UNIDAD IZTAPALAPA

DETERMINACION DINAMICA DEL COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERENCIA DE OXIGENO (kLa) Y EL COEFICIENTE DE CONSUMO DE O2 PARA MICROORGANISMOS (QO2).

INDICE

INTRODUCCION……………………………………………………………………………………………………3

OBJETIVO…………………………………………………………………………………………………..…………5METODOLOGIA………………………………………………………………………………………….………..5

CALCULOS……………………………………………………………………………………………………..…….7

RESULTADOS……………………………………………………………………………………………………….10

DISCUSIÓN DE RESULTADOS……………………………………………………………………….……..20

CONCLUSION…………………………………………………………………………………………………………

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………………………….

INTRODUCCION
KL es el coeficiente convectivo de transferencia de oxigenode la fase gas a la fase liquida, es una medida de la velocidad, con un gradiente de concentración y es una función de la velocidad de asenso de la burbuja, y está definido como:

Kl = D oxigeno –aire [=] m/s
ɗ

Donde ɗ es el espesor de las burbujas, es un concepto que no se puede medir entonces se considera:

a = área de burbuja [=] m-1
Volumen deburbuja

Donde a es el área específica de transporte de oxigeno de la fase gas a la fase liquida, obteniéndose entonces KLa [=] s-1


El Kla se ve afectado por la aireación y agitación del sistema principalmente. Como la intensidad de la agitación se expresa usualmente en términos de la disipación de energía por unidad de volumen unitario del líquido, las mayorías de las correlaciones estánen términos de KLa; kla se relación con KLa atreves de la ley de Henry:

Kla = H KLa

Donde:
H constante de Henry, (para el caso del oxigeno en agua es de 33.4 mg O2 /L atm).
Kla [=] s-1
KLa [=] mg O2 /L atm min

Las correlaciones para definir el KLa se reportan como una función de este parámetro:

KLa = K (Pg/ V) m (Vs) n

Donde:

Pg es la potencia consumida con aireaciónV es el volumen del biorreactor
Vs es la velocidad superficial de acenso en el tanque vacio.

KLa es proporcional de Q caudal de aireación pero a la vez Q es proporcional a la velocidad superficial, a la vez KLa es directamente proporcional a la velocidad de agitación, pero esta, está relacionada con la potencia consumida, por lo que KLa es proporcional a la potencia consumida conaireación, y por ultimo KLa es inversamente proporcional al volumen de operación del biorreactor. La primera de las correlaciones es la que propusieron Cooper, Fernstrom y Miller en 1994, bajo la forma de:

KLa = 0.0635 (Pg/ V) 0.95 (Vs) 0.67

Esto se aproxima a que KLa se directamente proporcional a la energía aplicada por unidad de volumen unitario por un factor que considera la aireaciónsuministrada al sistema; para estimar el KLa se han reportado varias correlaciones empíricas.

QO2X es la demanda bioquímica de oxigeno donde: QO2 es la masa de O2 consumidos / masa de células s; y está en función del tipo de célula, reductancia del sustrato, edad de las células. X masa de células / litro de medio. QO2X es un aspecto biológico que tiene que ver con la genética del microorganismo, demanera que no hay manera de modificar su valor a conveniencia. La concentración X si puede ser modificada, pero no en el curso de la fermentación, de manera que se considera que tampoco se puede modificar.

dCL = KLa (C* - CL) - QO2X
dt
Aspectos Aspectos
Físicos Biológicos

Cuando se grafica CL vs t, se obtiene una curva, en el quese localizan tres zonas.

Donde en la zona I:
dCL = 0
dt
Donde hay estado estacionario.

Donde en la zona II:
dCL ˂ 0
dt
Donde hay respiración sin transporte de masa.

Donde en la zona III:
dCL ˃ 0
dt
Donde hay respiración con trasporte de oxigeno.

OBJETIVOS

Se obtendrá experimentalmente los valores de coeficiente convectivo de trasferencia de oxígeno y el...