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)?