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hoja de ejercicios biotecnología
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Hoja de Ejercicios Biotecnologa Industrial
Esterilizacin
1. Se va a esterilizar un producto de inters en baches en un autoclave a 120C por 10 minutos. Se ha
aproximado que cada bache contiene 105 clulas bacterianas, 103 esporas bacterianas y 105 partculas
de virus. a 120C las constantes de muerte son, 10, 0.5 y 5 min-1 respectivamente. Sin considerar las
etapas de calentamiento y enfriamiento, calcular cual es el riesgo que un bache resulte contaminado,
cul es la causa ms probable de dicha contaminacin?
2. Se necesita disear un esterilizador continuo para esterilizar jugo. El jugo debe ser mantenido a 110C
por lo menos 15 segundos y la lnea debe ser llenada con 5000 cartones de un litro por hora. Se puede
asumir que el jugo tiene las mimas propiedades que el agua. Se ha calculado que el mnimo numero de
Reynolds necesario para una buena homogenizacin del fluido debe ser 100,000. Qu largo y que
dimetro de tubo se necesita?
Cul es la presin mnima necesaria en la tubera para asegurarse que no hierva el fluido?
Viscosidad del jugo: 2.5 10-4 kg/m/s (=N s/m2)
3. Se va a esterilizar leche en un proceso continuo para eliminar la bacteria TB. La planta opera 10hr/da,
procesa 20,000 litros de leche por da y se puede asumir que todo se embasa en cartones de 500 ml. La
TB bovina es lo suficientemente riesgosa que se necesita menos de 1 cartn en 10,000,000 que este
infectado con la bacteria. Anlisis muestran que se encuentra la bacteria en una concentracin de 1000
bacterias por ml en la leche cruda. La leche se va a mantener a 72C y la constante de muerte del TB a
esa temperatura es de 3 min-1. Si asumimos que se mantiene un numero de Reynolds de 50,000 para
una transferencia de calor efectiva y ensuciamiento mnimo. Cul es el largo y el dimetro
recomendado?
4. Se puede usar radiacin de una fuente de Cobalto 60 para esterilizar sistemas. La relacin entre la
dosis total recibida (d, en unidades de Gray (Gy) equivalente a 1 J absorbido por kg) y la fraccin de
clulas que sobreviven, Sf es la siguiente:
Se planea usar esta tecnologa en sachets plsticos de comida. La empresa manufacturera cree que el
conteo total de clulas por sachet cuando se cierra no excede 104 por sachet. La empresa manufacturera
no quiere ms de 1 sachet en 1000 que resulte contaminado. Qu dosis de radiacin necesita recibir
cada paquete?
Por un error en la empresa cada sachet recibi solo 10 Gy, cual es la probabilidad que un sachet salga
contaminado?
=1 cGy-1 =10 cGy-2
Cintica microbiana
1. Un CSTR (reactores continuos perfectamente agitados) ha sido llevado a condiciones estacionarias
para varias tasas de dilucin usando un flujo de entrada constante con una concentracin de 0.5 mg/ml.
Determinar si esta informacin sigue cintica de Monod, del ser as determinar los parmetros de la
ecuacin de Monod. El reactor tiene un volumen activo de 10 dm3.
Flujo Sustrato Clulas Flujo Sustrato Clulas m
3/s mg/ml /ml m
3/s mg/ml /ml
110-7 0.00101 349000 310-6 0.0429 320000
210-7 0.00204 348600 410-6 0.0667 303300
510-7 0.00526 346300 510-6 0.100 280000
110-6 0.0111 342200 610-6 0.150 245000
210-6 0.0250 332500 710-6 0.233 186700
Determinar el coeficiente de rendimiento de clulas/sustrato y aproximar el flujo al cual el lavado del
tanque ocurrir.
2. Se ha decidido hacer cerveza en un proceso continuo. Una levadura Saccharomyces a sido
seleccionada para que crezca con glucosa como el sustrato limitante. Se ha determinado que la
velocidad de crecimiento mximo para la levadura es de 0.5 hr-1 y la constante de saturacin es 25
mg/dm3. El coeficiente de rendimiento para la levadura es de 105 clulas/mg, y el coeficiente de
rendimiento para producir etanol de glucosa es de 0.2 mg EtOH/ mg glucosa.
Disear un reactor que producir aproximadamente 1 m3 de cerveza por da a un grado alcohlico de
4.5%v/v alcohol (aproximadamente 36 mg/ml) y con un contenido de azcar por debajo de 10 mg/dm3.
Asumir que no hay prdidas en el embotellado y dems procesos despus de la fermentacin
(downstream).
Qu volumen activo necesita el reactor?
Cul concentracin de entrada de glucosa se debe usar?
Cul va a ser la concentracin de clulas en la cerveza cruda del reactor?
Cul va a ser la tasa de dilucin expresada como un porcentaje de la tasa de dilucin en lavado
(washout)?