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Ejercicios propuestos:
Biorreactores Continuos de Tanque Agitado de Mezcla Completa.
1) La tabla que se muestra a continuación se presentan los datos obtenidos en un proceso de
fermentación, llevado a cabo en un biorreactor continúo de tanque agitado operado en estado
estacionario a varias velocidades de dilución.
a) Calcular los parámetros de la ecuación de velocidad suponiendo que sigueuna cinética de
Monod
b) Dada la concentración de sustrato en la entrada del reactor de 100 [g/L] y asumiendo que la
alimentación es estéril, calcule el rendimiento de sustrato y obtener una expresión para la
velocidad de consumo de sustrato.
c) Determinar el caudal de alimentación que podrá ser procesado en un reactor similar de 100
[m3] en estado estacionario, si se pretende convertir el 80%de una alimentación estéril
conteniendo 120 [g/L] de sustrato.

X [g/l]
S [g/l]
-1
D [h ]

5.96
0.57
0.38

5.98
0.33
0.33

5.99
0.23
0.29

6.00
0.14
0.235

6.01
0.11
0.232

2) Un reactor simple de 5 litros de volumen útil, presenta algunos problemas de diseño que
ocasionan una imperfecta agitación. El equipo se va a utilizar para cultivar una levadura de un µm
de0,48 [h-1], Ks = 0,072 [g/L]. La alimentación se hará a 1,1 [L/h], con una concentración de
nutriente limitante de 6 [g/L] y un Yx/s de 0,43 [g/g]. Se supone que un 35% de flujo de
alimentación no pasa por el reactor, sino que se une a la corriente de salida, y que el resto del flujo
ingresa al reactor. Determinar Qmax, µ, X y S.
3) En el desarrollo de una tecnología microbiana para tratar unefluente industrial se requiere de
un quimiostato de 120 litros de volumen de trabajo con un flujo de 20 [L/h]. La población
microbiana presenta un µm de 0.22 [h-1], Ks de 1000 [ppm] e Yx/s de 0.28 [g/g]. Los ensayos
preliminares, hacen recomendable trabajar a un D=0.82*Dc. Determinar la concentración de
sustrato en la alimentación y en la descarga, y la concentración celular en estadoestacionario.
4) La corriente de recirculación de un reactor es la corriente clara de un separador “solidoliquido”, por lo tanto el producto del sistema total es la corriente concentrada de células que sale
del separador. El volumen de operación del reactor es de 2,2 [m3] y el factor de concentración “c”,
es de 1,8. La velocidad de dilución del sistema es de 0,31 [h-1]. La velocidad específica decrecimiento máxima es de 0,62 [h-1], el Ks es de 0,077 [g/L], la fracción de recirculación “α” es de
0,9, la concentración de sustrato en la alimentación es de 40 [g/L], con un Yx/s de 0.29 [g/g].

a) Calcular los valores estacionarios de la concentración celular en el reactor y en la corriente
concentrada, la concentración de sustrato limitante, la velocidad especifica de
crecimiento, laproductividad de células en el reactor, y la velocidad másica de salida del
sistema.
b) Calcular las condiciones de operación estacionarias de un reactor simple, del mismo
volumen operando en condiciones equivalentes.
5) En un laboratorio de Bioprocesos, se dispone de un cultivo continuo que consiste en dos
quimiostatos en serie de 80 litros de volumen de trabajo cada uno. Se requiere realizar unensayo
con una bacteria cuyo µm de 0,57 [h-1]. Se trabajara con un medio definido por carbono, con un Ks
de 0,09 [g/L], y un Yx/s de 0,43 [g/g]. A la primera etapa se alimentara un flujo de 32 [L/h], con una
concentración de sustrato limitante de 25 [g/L].
a) Determinar las condiciones de salida de cada etapa en estado estacionario
b) Determinar la productividad volumétrica en cada etapa.
6) Unfermentador continuo de laboratorio de 2,5 litros está condicionado para operar con
retención de células para lo cual tiene dos salidas. Una con un micro filtro absoluto y la otra
directa del caldo de cultivo. A través de la salida del micro filtro sale una fracción de 0.3.
Establecer la ecuación que define completamente la operación del fermentador en estado
estacionario. Calcular la...