Ejercicio de bioprocesos

Problema Tarea Diseño Etapa Calentamiento            Rodriguez Resendiz Uriel

[pic 1][pic 2]

       UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE PACHUCA[pic 3]

INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

FUNDAMENTOS DE BIOPROCESOS

Problema Tarea Diseño Etapa Calentamiento

BITC_05_02

RODRIGUEZ RESENDIZ URIEL

Cuatrimestre Enero - abril 2021

PROBLEMA TAREA

Un medio de cultivo con un volumen de 200 L y las mismas propiedades del agua (ρ=1,000 kg/m3, μ=0.001 kg/m s, Cp=4,180 J/kg °C) deberá esterilizarse por lote. Para el proceso de esterilización se asumirá que el microorganismo contaminante es la bacteria Bacillus subtilis en forma de esporas con una energía de activación ∆Ea =76,000 cal/mol=317,680 J/mol y un factor de frecuencia A0=9.5x1037min-1, con un nivel de contaminación inicial de 1,000 esporas por litro de medio. Al interior del fermentador el medio de cultivo se encuentra inicialmente a 20°C y se calentara mediante resistencia eléctrica (𝑞̂= 21,500 watts) hasta 121°C, cuya ecuación para el calentamiento del medio de cultivo mediante resistencia es:

𝑇(𝑡) = 𝑇0(1 + 𝑎 ∙ 𝑡) Donde:

𝑞̂

𝑎 = [pic 4] 

𝑀 ∙ 𝐶𝑝 ∙ 𝑇0

1. Determina el valor de la nabla total como criterio de esterilización, si solo puede contaminarse uno de cada mil lotes

                  ∇𝑡𝑜𝑡𝑎l = Ln ≈ 𝟏𝟗. 𝟏𝟏𝟑𝟖 [pic 5]

                                                                                                                                                                        [pic 6]

1. ¿Cuál es el tiempo de duración de la etapa de calentamiento?

𝑞̂

𝛼 = [pic 7] 

𝑀 ∙ 𝐶𝑃 ∙ 𝑇0

𝛼 = )=  𝟓. 𝟐𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟑𝒎𝒊𝒏−𝟏[pic 8]

Perfil especifico de temperatura por calentamiento con resistencia eléctrica

𝑇 (𝑡) = 𝑇𝑜(1 + 𝛼 ∙ 𝑡)

𝑇(𝑡) = 293(1 + 5.26𝑥10−3𝑚𝑖𝑛−1 ∙ 𝑡)

Despejando a t, queda de la siguiente forma:

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