Metodo Del Sulfito Para Calcular Kla

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE VOLUMÉTRICO DE TRANSFERENCIA DE OXÍGENO (KLA) POR EL MÉTODO DE ALIMENTACIÓN POR NA2SO3.

En el metabolismo aeróbico el O2 actúa como último aceptor de electrones, siendo este proceso clave para la generación de energía (ATP).

Debido a la baja solubilidad del O2 en agua (7 mg/l a 35°C) y a que los microorganismos son capaces de utilizar solamente el O2 disuelto,es evidente que éste deberá ser suministrado continuamente al medio de cultivo. Para lograrlo, es necesario transferir O2 desde la fase gaseosa (normalmente aire) a la fase líquida (medio de cultivo) de modo permanente.

En el diseño de reactores destinados a cultivos aeróbicos es de fundamental importancia tener en cuenta el aspecto mencionado anteriormente. En la Figura 1 puede observarse untipo de biorreactor (tanque agitado) empleado para la producción en gran escala. El chorro de aire ingresa al biorreactor por debajo del agitador y al ser golpeado por las paletas se transforma en miles de pequeñas burbujas.

El primer efecto que se consigue con la agitación es aumentar enormemente el área interfacial gas-líquido facilitando la transferencia de O2 desde la fase gaseosa a lalíquida. La presencia de deflectores impide la formación de vórtice y hace que el sentido de circulación del líquido sea el indicado por las flechas en la figura.

De este modo las burbujas no ascienden directamente hacia la superficie sino que quedan temporalmente retenidas por la circulación del líquido. El aumento del tiempo de retención de las burbujas implica un aumento en la transferencia deO2.

Macroscópicamente, la transferencia de O2 puede explicarse mediante la ecuación RO2 = KLa (C*- CL), donde RO2 es la velocidad de transferencia de O2, KLa es el coeficiente volumétrico de transferencia de O2, C* es la concentración que estaría en equilibrio con la presión parcial de O2 en el seno de la fase gaseosa.

Según la ley de Henry, PO2 = H.C* y CL es el valor de la concentración deO2 en el seno del liquido. La diferencia de estos dos últimos términos es la fuerza impulsora de la transferencia. El KLa es una constante de proporcionalidad que puede tomar diferentes formas dependiendo del modelo que se utilice para explicarla. Tal como se explica en el trabajo práctico de determinación de KLa por el método de sulfito (método de Cooper) si se utiliza el modelo del a películatenemos que:

L = 2 , = y = ´ donde D es la constante de proporcionalidad de la ley de Fick, L es la longitud de la película estanca que rodea a la burbuja, A es el área total de trasferencia de materia y V es el volumen del medio.
Tecnológicamente importa determinar el valor de KLa en su conjunto, para tal fin existen una diversidad de métodos. Entre ellos, el método del sulfito es de usogeneral, el mismo se basa en la reacción entre el sulfito de sodio con el O2 en medio ligeramente alcalino y en presencia de iones Cu+2 o Co+2.

El mismo, tal cual fue desarrollado, posee una simplicidad que lo hace muy útil pero, por otro lado, tienen el inconveniente de que como la reacción es muy rápida, el gradiente alrededor de la burbuja se ve alterado y los resultados que se obtienen sonsobredimensionados.

Para solucionar ese tema se desarrolló un método alternativo en el cual, en lugar de trabajar con la solución concentrada de Na2SO3 en el reactor y con una concentración de O2 cercana a 0, se agrega una solución de Na2SO3 a un caudal tal que toda la sal se consume al momento de ingresar al reactor. Como la velocidad de ingreso de sulfito es menor la velocidad de trasferencia deO2, la concentración de O2 disuelto es distinta de 0.

La ecuación estequiométrica que representa a la reacción que ocurre entre sulfito y O2 es la siguiente:

La velocidad de la reacción puede representarse según la ecuación:

Donde k es la constante de velocidad y m y n son coeficientes que deben determinarse experimentalmente y representan al orden de la reacción para sulfito y oxigeno...