Cuestionario Tema 6

Pregunta 1

Enunciado: Un fermentador de 2 m de diámetro dispone de un sistema de agitación de 2 turbinas de disco y 4 placas deflectoras. Si el agitador gira a una velocidad de 100 rpm y se introducen 0.4 vvm, calcular en qué porcentaje se reduce la necesidad de agitación mecánica en el sistema. Propiedades físicas: densidad (1100 kg/m³), viscosidad (0.02 kg/m·s).
Respuesta correcta: 30%.

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Pregunta 2
Enunciado: En un biorreactor continuo de tanque agitado de 1 m³ de volumen, se lleva a cabo el crecimiento de un determinado microorganismo en condiciones aerobias. Calcular el flujo de aire, en vvm, que es necesario aportar al sistema para alcanzar una concentración de microorganismos de 25 g/L, si la velocidad específica de crecimiento máxima, ${\mu }_m$, es de 0.04 h⁻¹ y el coeficiente de rendimiento global, $Y_{xO}$, es de 0.44 g/g.
Respuesta correcta: 0,16 vvm.

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Pregunta 3
Enunciado: En un biorreactor de tanque agitado de 1 m³ de volumen se lleva a cabo el crecimiento de un determinado microorganismo en condiciones aerobias. Si se introduce un caudal de aire de 0,2 vvm, calcular la concentración de microorganismos (g/L) que se alcanzará, sabiendo que la velocidad específica de crecimiento máxima, ${\mu }_m$, es de 0,03 h⁻¹ y el coeficiente global de rendimiento, $Y_{xO}$, es de 0,5 g/g.
Respuesta correcta: 46,7 g/L.

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Pregunta 4
Enunciado: En un fermentador de 10 m³ de volumen, se lleva a cabo la esterilización del medio, de acuerdo con la curva Temperatura vs tiempo dada en la tabla. Si el número inicial de esporas es de 10⁵/L y la constante de desactivación viene dada por la ecuación $k_{cr}={10}^{36}\exp (-32475\mathrm{/}T)$ min⁻¹, calcular el nivel de esterilización alcanzado al finalizar el proceso.
Datos de temperatura y tiempo:

• t (min): 0, 10, 20, 30, 40, 50, 55, 60, 65, 70, 90, 100, 120, 140

• T (°C): 30, 40, 54, 70, 95, 121, 121, 121, 110, 98, 75, 64, 46, 32
  Respuesta correcta: El nivel de esterilización $n_f\mathrm{/}{n}_0$ es $5\cdot {10}^9$.

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Pregunta 5
Enunciado: Calcular el coeficiente de transporte de oxígeno, $k_{L}a$, en un proceso de obtención de proteína unicelular que opera en estado estacionario, con las siguientes condiciones:

• Concentración de saturación de oxígeno en las condiciones de operación: 6 ppm

• Concentración de oxígeno en el medio de fermentación: 2 ppm

• Velocidad específica de crecimiento máxima, ${\mu }_m=0.025$ h⁻¹

• Concentración de microorganismos en el biorreactor, $x=25$ g/L

• Coeficiente global de rendimiento, $Y_{xO}=0.35$ g/g
  Respuesta correcta: 446 h⁻¹.

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Pregunta 6
Enunciado: Calcular el calor generado por crecimiento y mantenimiento celular en un biorreactor continuo de tanque agitado de 20 m³ de volumen, que opera en estado estacionario con una velocidad de dilución, $D$, de 0,03 h⁻¹, siendo la concentración de sustrato $S=20$ g/L y la concentración de microorganismos $x=25$ g/L.
Datos adicionales:

• Modelo cinético de crecimiento de Contois: ${\mu }_m=0,04$ h⁻¹; $B=0.31$ g/g

• Coeficiente de generación de calor: $Y_A=0,12$ gcal/g
  Respuesta correcta: $120\cdot {10}^3$ kcal/h.

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Pregunta 7
Enunciado: 3,6 m³/h de un medio de fermentación se esterilizan por intercambio de calor con vapor en un esterilizador continuo. El líquido contiene $2\cdot {10}^{12}$ esporas. La esterilización se lleva a cabo a 121 °C ($k_G=400$ h⁻¹) y el tubo empleado para la sección de mantenimiento tiene un diámetro de 0,1 m. Calcular la longitud, en m, que debe tener la sección de mantenimiento para alcanzar un valor del número de esporas ≤10³ a la salida. Propiedades físicas del medio de fermentación: densidad = 1000 kg/m³, viscosidad = 0,001 Pa·s.
Respuesta correcta: 42 m.