Contenido 3.3. R ecuperación y puri fcaci ón del producto..................................................3 b. Procesos unitarios alternativos en la etapa de recuperación.....................3 c. Procesos unitarios alternativos en la etapa de purifcación.......................3 d. Síntesis del bioproceso.............................................................................. 3 3.3. Ing enier ía del pr oceso ............................................................................... 4 a. Diagrama de bloqu es del pr oceso.............................................................4 b. Des cripc ión gener al del pro ceso................................................................4 c. Diag rama de u!o del pro ceso...................................................................4 d. Des cripc ión detallada del proces o.............................................................4 e. "ala nces de masa y ener gía.. ....................................................................4 # . Dise$o de l bior reac tor.. .............................................................................4 I. %emoria de c&lculo................................................................................4 g. Dimensionamiento del resto de los e quip os del p roceso...........................4 I. %emoria de c&lculo................................................................................4 '. (ista de equipo de pro ceso ........................................................................ 4 i. (ista de &reas de l pr oceso.........................................................................4 !. Dimensionamiento de las &reas d el biopro ceso y arr eglo del equipo...... ..4 ). Plano de distribución de todas la s &r eas de la planta................................4
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7/26/2019 Proyecto Síntesis y Análisis Segundo Parcial 2
b. Descripción general del procesoPreparación del medio de cultivoMedio para el InóculoPreparar el medio de cultivo en el tanque de meclado. /gregar glucosa yagua0 y fnalmente meclar.Medio para FermentaciónPreparar el medio de cultivo en el tanque de meclado. /gregar glucosa yagua0 y fnalmente meclar.
Producción de inóculo1nviar el medio para el inóculo al reactor semilla. 1steriliar. /dicionar elinóculo de Corynebacterium glutamicum. Iniciar la #ermentación controlando latemperatura con agua de torre de en#riamiento
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ermentación1nviar el medio para la #ermentación a sus respectivos biorreactores.1steriliar. 1nviar desde el reactor semilla el inóculo para la #ermentación.Iniciar la #ermentación simult&neamente en los biorreactores0 controlando latemperatura con agua de en#riamiento.
Concentración1nviar el caldo agotado de cada biorreactor mediante las bombas a los tanquede respectivamente.Microfltración1nviar a los equipos de fltración el producto de #ermentación. Recircular ellíquido a los tanques de balance.DiafltraciónReenviar a los equipos de fltración la solución recirculada. Recircular el líquidoa los tanques de balance respectivos.
PurifcaciónÓsmosis1nviar a los equipos de ósmosis la solución previamente diafltrada. Realiar laósmosis.Secado por aspersión(as corrientes de salida de lisina son enviadas directamente al secado poraspersión. Realiar el secado por aspersión en los equipos.
!lmacenamiento1nviar la lisina seca a los tanques de almacenamiento.
c. Diagrama de "u#o del proceso$abla % Descripción de puntos de balance
2uadro debalance
Descripción2uadro debalance
Descripción
3 43 54 65 76 8
7 98 3:9 3: 3 33 343 35
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/l llegar a las condiciones de crecimiento óptimas0 distribuir el mismovolumen de inóculo para la #ermentación en los tres biorreactoresR:/=R:"=R:2.
)'' (rea de *ermentación
1nviar el medio para la #ermentación +corriente 70 corriente 8 y corriente9, a sus respectivos biorreactores R:/=R:"=R:2 utiliando lapresión 'idrost&tica del líquido para trans#erirlo.
1steriliar los tres reactores R:/=R:"=R:2 utiliando vapor+corriente 580 corriente 6 y corriente 65 respectivamente, encondiciones de
1nviar desde el reactor semilla RS;: el inóculo para la #ermentación+corriente :0 corriente y corriente , a sus respectivos biorreactoresR:/=R:"=R:20 utiliando la presión 'idrost&tica para trans#erirlo.
(levar a cabo la #ermentación simult&neamente en los biorreactoresR:/=R:"=R:20 en condiciones de
2ontrolar la temperatura utiliando el agua de torre de en#riamiento+corriente 570 corriente 6 y corriente 66,
>erminada la #ermentación0 enviar el caldo agotado para su posteriorconcentración y purifcación.
3'' (rea de concentración
1nviar el caldo agotado de cada biorreactor R:/=R:"=R:mediantelas bombas centrí#ugas P;:/= P;:"= P;:2 +corriente 30 corriente y corriente 3, a los tanque de balance ";3:/=";3:"=";3:2respectivamente.
Microfltración 1nviar a los equipos de fltración *I(;3:/=*I(;3:"=*I(;3:2 el productode #ermentación mediante sus respectivas bombas P;3:/=P;3:"= P;3:2 +corriente 40 corriente 3 y corriente 3,.
Recircular el líquido +corriente 50 corriente 4 y corriente 33, a lostanques de balance respectivos ";3:/=";3:"=";3:2.
Diafltración Reenviar a los equipos de fltración *I(;3:/=*I(;3:"=*I(;3:2 la
solución recirculada mediante las mismas bombas P;3:/=P;3:"= P;3:2 +corriente 80 corriente 7 y corriente 36,.
Recircular el líquido +corriente :0 corriente 9 y corriente 38, a los
tanques de balance respectivos ";3:/=";3:"=";3:2.
+'' (rea de purifcación
Ósmosis 1nviar a los equipos de ósmosis S;4:/=S;4:"=S;4:2 la solución
previamente diafltrada mediante sus respectivas bombas P;4:/=P;4:"= P;4:2 +corriente 4:0 corriente 4 y corriente 4,.
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(os equipos de ósmosis S;4:/=S;4:"=S;4:2 generan una salida deagua +corriente 430 corriente 44 y corriente 45, y una salida de lisina+corriente 4:0 corriente 4 y corriente 4,
Secado por aspersión (as corrientes de salida de lisina +corriente 4:0 corriente 4 y corriente
4, son enviadas directamente al secado por aspersión. Realiar el secado por aspersión en los equipos 1;4:/=1;4:"=1;4:2
con dos salidas0 una de lisina seca +corriente 460 corriente 47 y corriente48, y otra de aire con agua +corriente 490 corriente 5: y corriente 5,.
,'' (rea de almacenamiento 1nviar la lisina seca +corriente 460 corriente 47 y corriente 48, a los
tanques de almacenamiento >;5:/=>;5:"=>;5:2.
e. -alances de masa y energía"/(/?21 D1 %/>1RI/
. >anque de meclado %D;9:@olumen de medio preparadoA83993. ( 2orriente +2omponentes de medio de cultivo,
*lu!o m&sico 46.44kg
h
X sustrato= 18399.321kg
27302.8751kg=0.674
X componentes traza= 8903.5541kg
27302.8751 kg=0.326
total=¿18399.321 kg+8903.5541 kg=27302.8751 kg
M ¿
2orriente +/gua,
*lu!o m&sico 5.3:6kg
h
X agua=1
2orriente 3 +%edio de cultivo,
*lu!o m&sico 5.3:6kg
h
X sustrato=18399.321kg
183993.21kg=0.1
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2oefciente de trans#erencia de masa del soluto retenido
k =h#
dh
k =515.36∗9.191 x10
−10m
2/ s
0.001m
k =0.000473672m
s
• *actor de concentraciónF *c A 2b# = 2bi• @olumen de la solución al fnal de la concentraciónF @c A @o L @p• Relación de volumen fltrado a volumen inicial de la soluciónF RA@p=vo
*cA .549:
@cA .839977
m3
@pA 3.8853
m3
RA :.984
Se realió una concentración; diafltración; concentración0 ya que presentabaun &rea peque$a0 el proceso se realia en 9 'oras a una m&Gima velocidad dediafltración. Se considera utiliar cartuc'os de m y di&metro 'idr&ulico de mm. Se encontró un 0rea de +.%:+: m).
Se encontró que la m&Gima velocidad de difltración es a un 2b de 7: g=( comose muestra en la tabla.
>abla . %&Gima velocidad de diafltración.Cb5g6;7
< 5m6s7 diafltración
5m6s72inicial5m37
2 5s=%7
5.5:4 :.::8
:.::767694
34.78:9:3
:.::::933
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#. Dimensionamiento de las 0reas del bioproceso yarreglo del equipo
1ste mOtodo considera una serie de #actores para obtener una estimación porsección0 de tal #orma que en ella se contemple todos los espaciosnecesarioscomo el espacio para los operarios0 el almacenamiento de materiaprima0 los pasillos comunes para el transporte de material0 etc.Para ladeterminación de &reas va a depender del nmero de maquinaria y el uso deesto para su posterior calculado.
SP1R*I2I1 1S>N>I2/ +Ss,F
Representa el &rea de la m&quina u otro tipo de equipo0 el &rea neta de cada
elemento.
SsA ( G /
DondeF(F (ongitud/F /nc'o
SP1R*I2I1 D1 QR/@I>/2I-? +Sg,F
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Representa el &rea necesaria para el mane!o de maquinaria y paralosmateriales que se estOn procesando.
SgA Ss G ?
DondeF?F ?mero de lados por que puede traba!ar la m&quina
SP1R*I2I1 D1 1@(2I-? +Se,F
Representa el &rea reservada para el desplaamiento de los materiales y elpersonal entre las estaciones de traba!o. Donde
EF *actor que varía de :.:5 a 3 de acuerdo al tipo de Industria.
(a superfcie de las instalaciones est&ticas son nicamente toma en cuentael largo (T0 anc'o /T y altura 'T en m de cada una de las obras +2ru0::6,.
(a superfcie de los equipos +superfcie total StT, se determina sumandolos siguientes elementosF superfcie est&tica SsT de la m&quina0 &rea dedesenvolvimiento del traba!ador +superfcie gravitacional SgT, y superfciede almacenamiento de entrada y salida +superfcie de evolución SeT,.
$abla +
?. Plano de distribución de todas las 0reas de la planta