“INVERSIÓN CONTINUA DE SACAROSA EN UN REACTOR ENZIMÁTICO DE LECHO FIJO”
Tuistwer GoparPráctica o problema19 de Diciembre de 2020
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA
ACADEMIA DE FERMENTACIONES
CURSO PRÁCTICO DE BIOINGENIERÍA I
“INVERSIÓN CONTINUA DE SACAROSA EN UN REACTOR ENZIMÁTICO DE LECHO FIJO”
INTEGRANTES:
Bustamante Robles Daniela
De la Peña Ceballos Carolina
García Rivera Sergio Gabriel
Gopar Blanco Damián
Muñoz Luna Lorena
Roldan Martínez Ivana Valentina
EQUIPO 3
Fecha de realización: 24 de Noviembre 2020
Fecha de entrega: 17 de Noviembre 2020
Objetivo
Obtención de simuladores que describan el comportamiento del reactor de lecho fijo con células inmovilizadas en gel de agar, empleado para la hidrólisis continua de sacarosa, así como su validación experimental.
- Tabular los valores de la concentración de glucosa en el efluente de la columna en función del flujo.
Tabla 1. Resultados
Flujo (L/h) | Altura (dm) | Dilución | Volumen | Abs 540 nm | Glucosa (g/L) | Sacarosa Residual (g/L) | Sacarosa consumida (g/L) | Eficiencia de hidrólisis % | Velocidad de dilución |
0.21 | 1 | 1:100 | 100µl | 0.034 | 16.19 | 119.23 | 30.76 | 20.50 | 0.7061 |
1.7 | 1:100 | 100µl | 0.053 | 25.23 | 102.04 | 47.95 | 31.96 | ||
2.6 | 1:100 | 100µl | 0.063 | 30 | 93 | 57 | 38 | ||
0.384 | 1 | 1:100 | 100µl | 0.065 | 30.95 | 91.19 | 58.80 | 39.20 | 1.2912 |
1.7 | 1:100 | 100µl | 0.08 | 38.09 | 77.61 | 72.38 | 48.25 | ||
2.6 | 1:100 | 100µl | 0.11 | 52.38 | 50.47 | 99.52 | 66.34 | ||
0.456 | 1 | 1:100 | 100µl | 0.047 | 22.38 | 107.47 | 42.52 | 28.34 | 1.533 |
1.7 | 1:100 | 100µl | 0.075 | 35.71 | 82.14 | 67.85 | 45.23 | ||
2.6 | 1:100 | 100µl | 0.1 | 47.61 | 59.52 | 90.47 | 60.31 | ||
0.648 | 1 | 1:100 | 100µl | 0.045 | 21.42 | 109.28 | 40.71 | 27.14 | 2.1790 |
1.7 | 1:100 | 100µl | 0.047 | 22.38 | 107.47 | 42.52 | 28.34 | ||
2.6 | 1:100 | 100µl | 0.065 | 30.95 | 91.19 | 58.80 | 39.20 |
Cálculos
- Dimensiones físicas del reactor
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∴ [pic 14]
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= [pic 16][pic 17]
- Glucosa
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Considerando un flujo de 0.21 g/L y Abs=0.034
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- Sacarosa consumida
Al realizar la estequiometría de la reacción
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- Sacarosa residual
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- Eficiencia de hidrólisis %
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- Velocidad de dilución
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- Trazar la gráfica de eficiencia de hidrólisis ε=, en función del flujo de alimentación y del espesor del lecho fijo.[pic 35]
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Gráfica 1. Eficiencia de hidrólisis
- Trazar la gráfica de productividad =pD, donde D es la velocidad de dilución; en función del flujo de alimentación y del espesor del lecho fijo.[pic 37]
Tabla 2.Productividad
Flujo (L/h) | Altura (dm) | Rp
| Velocidad de dilución |
0.21 | 1 | 22.86637 | 0.706167 |
1.7 | 35.64463 | ||
2.6 | 42.37003 | ||
0.384 | 1 | 79.93620 | 1.291277 |
1.7 | 98.38302 | ||
2.6 | 135.27665 | ||
0.456 | 1 | 68.63753 | 1.533392 |
1.7 | 109.52797 | ||
2.6 | 146.03730 | ||
0.648 | 1 | 93.38701 | 2.17903 |
1.7 | 97.53754 | ||
2.6 | 134.89235 |
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Gráfica 2. Productividad
- Comparar los valores experimentales con los teóricos descritos por cada uno de los modelos propuestos para las condiciones de operación empleadas en la experimentación.
Tabla 3. Modelos propuestos de operación
Flujo (L/h) | Altura (dm) | S residual Experim. (g/L) | Sr Powell (g/L) | Sr inhibición sustrato (g/L) | Sr inhibición producto (g/L) | Modelo al que se ajusta |
| |
0,21 | 1 | 119,238 | 144,869 | 144,96 | 146,751 | Powell | ||
1,7 | 102,048 | 141,279 | 141,538 | 144,427 | Powell | |||
2,6 | 93,000 | 136,665 | 137,261 | 141,376 | Powell | |||
0,384 | 1 | 91,190 | 147,194 | 147,221 | 148,234 | Powell | ||
1,7 | 77,619 | 145,23 | 145,308 | 146,982 | Powell | |||
2,6 | 50,476 | 142,705 | 142,887 | 145,356 | Powell | |||
0,456 | 1 | 107,476 | 147,637 | 147,656 | 148,514 | Powell | ||
1,7 | 82,143 | 145,983 | 146,039 | 147,464 | Powell | |||
2,6 | 59,524 | 143,857 | 143,986 | 146,1 | Powell | |||
0,648 | 1 | 109,286 | 148,337 | 148,347 | 148,956 | Powell | ||
1,7 | 107,476 | 147,173 | 147,201 | 147,22 | Powell | |||
2,6 | 91,190 | 145,677 | 145,741 | 147,268 | Powell |
- Determinar el modelo más adecuado para describir el comportamiento del reactor.
El Modelo de Powell es el modelos más adecuado para describir el comportamiento del reactor estudiado.
- Discusión.
La inmovilización de enzimas es un proceso en el que se confina o localiza a la enzima en una región definida del espacio, para dar lugar a formas insolubles que retienen su actividad catalítica y que pueden ser reutilizadas (Wingard, 1972). Una de las grandes ventajas del empleo de enzimas inmovilizadas es la posibilidad de diseñar reactores enzimáticos de fácil manejo y control (Hartmeier,1985). En esta práctica se llevó a cabo un proceso de hidrólisis continua de sacarosa empleando un reactor enzimático de lecho fijo. La inmovilización de las células se llevó a cabo por atrapamiento en forma de perlas con una solución estéril de agar-agar al 4%. En base a la tabla 1. donde se presentan los resultados de la hidrólisis de sacarosa, se puede saber que la cantidad máxima producida de glucosa es de 52.38 con un flujo volumétrico de 0.384 y a una altura de 2.6 dm y con una eficiencia máxima de hidrólisis de 66.34%.
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