Cultivo por lote alimentado

Diseño de Bioreactores
5.6.- Se desea operar una fermentación bajo la modalidad lote alimentado. Se inoculan 20 litros de medio de
cultivo, con una concentración de sustrato de 11,3 g/L, con 5 litros de un preparado microbiano 1,5 g/L. La
primera etapa del cultivo se inicia por lotes hasta que la masa microbiana alcanza 4 veces su valor inicial. Se
inicia entonces una alimentación variable de sustrato (F [L/h] = 0,5 t + 4) , con una concentración de 180 g/L.
La fermentación se detendrá al alcanzar los 165 litros de volumen.
µM = 0,5 h -1 , Ks = 65 mg/L, YX/S = 0,45
Determinar
a. Condiciones iniciales del cultivo por lotes alimentado
b. Condiciones de transición
c. Condiciones finales
5.7.- En una planta de levadura la producción se realiza mediante CLA con alimentación exponencial de
medio de cultivo, con µ cte e igual a 0,24 h -1 . El volumen base es de 65.000 L de medio.
Datos: X0 = 1 g/L, Yx/s = 0,52, SF = 250 g/L, KS = 0,1 g/L, µM = 0,48 h -1 .
Después de 6 horas se produce una falla en la bomba programable de alimentación, debiendo ser
reemplazada por otra cuyo flujo viene dado por: F = 100 t 3
Calcular las condiciones al momento de la falla y después de 20 horas de trabajo (V, µ, X, S).
5.8.- En una fermentación por lotes alimentados realizada en un fermentador de 200 litros de volumen total,
se obtuvieron los siguientes resultados:
t (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
XV (g) 210 313 467 697 1040 1552 1797 2032 2267 2500
La fermentación se detuvo cuando el volumen de caldo alcanzó al 80% del volumen total. Las características
de las bacterias cultivadas son µM= 0,4 h -1 , Yx/s=0,4 y KS=0,010 g/L para el nutriente limitante utilizado.
Determine el tipo de alimentación usado sabiendo que Sf es constante y calcule los valores de F y Sf. Calcule
las concentraciones iniciales de sustrato y célula, considerando que se inicia el cultivo con un volumen de 140
litros.
5.9.- En un proceso industrial por lotes alimentado se utiliza un fermentador inicialmente con 30.000 litros de
medio. La alimentación contiene 200 gramos de sacarosa por litro y debe mantenerse un µ de 0,2 h -1 . El
microorganismo tiene un µM de 0,33 h -1 y un Ks de 0,050 g/L. La concentración celular al término de la fase
por lotes es de 10 g/L y se alimenta durante 7 horas. El volumen máximo de líquido en el fermentador es de
40 m 3 .
Determinar el flujo al inicio y al final de la alimentación, el rendimiento de sacarosa, la concentración celular
final y la masa total de sacarosa alimentada.
5.10.- Se desea llevar a cabo una fermentación bajo la modalidad lote alimentado. Para ello se inoculan 45
litros de medio de cultivo (12 g/L sustrato) con 5 litros de un preparado microbiano de 4 g/L. La primera etapa
del cultivo se inicia por lotes hasta que el sustrato es consumido en un 90%. Se inicia entonces una
alimentación variable de sustrato (lineal), con una concentración de 100 g/L y un flujo inicial de 5 L/h. La
fermentación se detendrá al alcanzar los 100 litros de volumen.
La cepa utilizada, Kluyveromyces fragilis, tiene un tiempo de duplicación de 1,39 horas. En relación al
sustrato utilizado, presenta un Ks = 20 mg/L y un rendimiento constante YX/S = 0,45
Determinar:
a. Condiciones iniciales del cultivo por lote alimentado (X, S, µ, t, V)
b. Función de flujo si la transición ocurre a las 3 horas de iniciada la alimentación
c. Condiciones finales del cultivo por lotes alimentado (X, S, µ, t, V)
Departamento de Ingeniería Química 2
IIQ-461
Mayo, 2004 Diseño de Bioreactores