kLa en biorreactores

ÍNDICE

Objetivo………………….……………………………………………………………………………………………………………..…… 2

Introducción…………………………………..………………………………………………………………………………..…………. 2

Método dinámico…………………………………..………………………………………………………………………………..…..2

Método de oxidación del sulfito…………………………………………………………………………………………………….3

Factores que afectan el kLa ……………………………………………………………………………………………………………4

Reacciones efectuadas entre elsulfito de sodio ………………………………………………………………………….…4

Diagrama de bloques del desarrollo experimental ……………………………………………………………………….5

Materiales y métodos..…………..……………………………………………………………………………………………………..6

Análisis de resultados …………………………..……………………………………………………………………………………….7

Conclusiones………………………..……………………………………………………………………………………………………..13

Referencias………………..………………………………………………………………….……………………………………………14

Memoria de cálculo ………………..……………………………………………………………………………………………………15

Objetivo
El alumno determinará la velocidad de transferencia de oxígeno, el coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno y la fracción de gas retenido global en diferentes tipos de biorreactores.

INTRODUCCIÓN
Una gran diferencia del oxígeno con respecto a otros nutrientes es su extremadamente baja solubilidad en agua. Consecuentemente, la transferencia de oxigeno puedellegar a ser uno de los principales factores limitantes de la productividad celular y/o metabolitos, por ello es importante conocer la velocidad de la transferencia de oxigeno (VTO) que se puede determinar por los siguientes métodos descritos:

Método dinámico.

Este método de medida del KLa se basa en el balance de materia en estado no estacionario para el oxígeno. La principal ventaja delmétodo dinámico sobre la técnica en estado estacionario es el menor coste del equipo utilizado.
La técnica se basa en que en un determinado instante t0 el caldo es desoxigenado bien por la introducción de nitrógeno en el recipiente o parando el flujo de aire si el cultivo consume oxígeno. La concentración de oxígeno disuelto CAL disminuye drásticamente durante este periodo. Después se bombea aire en elcultivo por el caudal constante y se observa el aumento de CAL en función del tiempo. Es importante que la concentración de oxigeno permanezca siempre por encima de Ccrit para que la velocidad de consumo de oxigeno por las células sea independiente del nivel de oxigeno existente. Suponiendo que la re oxigenación del caldo es suficientemente rápida para permitir el crecimiento de las células, elnivel de oxígeno disuelto alcanzara pronto un valor en estado estacionario C”AL que refleja un balance entre el suministro de oxígeno y el consumo existente en el sistema CAL0 Y CAL1 son dos concentraciones de oxigeno medidas durante la reoxigenación a tiempo t0 y t1, respectivamente. De esta manera puede desarrollarse una ecuación para KLa en función de estos datos experimentales.
LABORATORIO DEBIORREACTORES 3BM1
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Durante la etapa de reoxigenación, el sistema se encuentra en estado no estacionario. La velocidad que varía la concentración de oxígeno disuelto durante este periodo es igual a la velocidad de transferencia de oxigeno desde el gas hasta el líquido menos la velocidad de consumo de oxigeno por las células:

De esta manera puede determinarse una expresión para el estadofinal de concentración de oxígeno disuelto C”AL. Cuando porque no existe variación en con el
tiempo, por lo tanto la ecuación:


Suponiendo que kLa es constante con el tiempo, la ecuación anterior puede integrarse entre t0 y t1. La ecuación resultante para kLa es:

Así la kLa se puede obtener mediante la pendiente de la ecuación de la gráfica por ajuste de mínimos cuadrados, cuandograficamos contra .



Método de oxidación del sulfito.

Este método se basa en la oxidación del sulfito de sodio a sulfato en la presencia de un catalizador como el Cu2+. Aunque el método del sulfito ha sido utilizado ampliamente, los resultados parecen depender de las condiciones de operación de manera imprevisible y...