PRACTICAS Biorreactores

8/11/2019 PRACTICAS Biorreactores

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Unidad:Instituto Tecnolgico Superior de

Coatzacoalcos.EdicinNo. 1

Fecha de Edicin: 18/05/07

Departamento: Ingeniera Bioquica.

Materia: Ingenieria de Biorreactores

S!"!ST#!$ 8%

!&'B(#')( *(#$ Ing. Sergio Torres Cruz

+ec,a de re-isin de la 'cadeia$

!laor$ Ing. Sergio Torres Cruz 1


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IST#CCI(!S )! S!2#I)') ! !& &'B(#'T(#I(

.as medidas de seguridad en el laboratorio son un conjunto de medidaspreventivas destinadas a proteger la salud de los %ue all! se desempe*an $rente alos riesgos propios derivados de la actividad" para evitar accidentes 'contaminaciones tanto dentro de las instalaciones del laboratorio" como del medioe-terior %ue lo rodea(

.as reglas b&sicas a%u! indicadas son un conjunto de pr&cticas de sentidocom/n realiadas en $orma rutinaria(

El elemento clave es la actitud proactiva hacia la seguridad ' la in$ormacin%ue permita reconocer ' combatir los riesgos presentes en el laboratorio( )er&$undamental la realiacin meticulosa de cada tcnica" pues ninguna medida" nisi%uiera un e%uipo e-celente puede sustituir el orden ' el cuidado con %ue selabora(

0(+ )e deber& conocer la ubicacin de los elementos de seguridad en el lugar de

trabajo" tales como: e-tinguidotes" salida de emergencias" lavaojos" regaderas"etc(((

1(+ No se permitir& comer" beber" $umar o ma%uillarse dentro del laboratorio(

2(+ )e deber& utiliar la vestimenta apropiada para realiar trabajos dentro dellaboratorio: bata de algodn ' manga larga" apatos cerrados 3no tenis4"cubreboca ' co$ia(

5(+ Es imprescindible mantener el orden ' la limpiea( 6ada persona esresponsable directa de la ona %ue le ha sido asignada ' de todos los lugares

comunes(

7(+ .as manos deben lavarse cuidadosamente despus de cual%uier manipulacinde laboratorio ' antes de retirarse del mismo(

8(+ )e deber&n utiliar guantes apropiados para evitar el contacto con sustancias%u!micas o material biolgico( #oda persona cu'os guantes se encuentrancontaminados" no deber& tocar objetos" ni super$icies" tales como: tel$ono"lapiceras" cuadernos" manija de cajones" puertas" etc(((

9(+ No se permitir& pipetear con la boca" por lo cual se deber& utiliar la perilla o

en su caso utiliar una pipeta autom&tica(



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(+ No se permitir& correr dentro de las instalaciones del laboratorio(

;(+ )iempre %ue se necesario proteger los ojos ' la cara de salpicaduras oimpactos" se utiliaran anteojos de seguridad o careta $acial( 6uando semanipulen productos %u!micos %ue emitan vapores o puedan provocarpro'ecciones" se evitar& el uso de lentes de contacto(

0


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3)IC!

o. ore de la pr4ctica p4gina0 >rueba de ?arras 9

1 Determinacin del grado de mecla de un reactor pormedio de conductividad 0CUEB= DE ?=CC=))e encontrar& el coagulante 'o $loculante m&s e$ica para clari$icacin deaguas residuales en la dosis ptima( Mediante el uso del agitador develocidad variable" se simulan las onas %ue se tienen normalmente en unclari$icador %ue opera por contacto de slidos(

a4(+ Gona de coagulacin(b4(+ Gona de $loculacin(c4(+ Gona de sedimentacin(

6=HU.=6IN(+ >roceso mediante el cual la suciedad ' otras impureas slidassuspendidas en el agua son e-tra!das por sustancias coagulantes %ue sea*aden al agua antes de ser $iltrada( Estas sustancias permiten %ue laspart!culas slidas m&s pe%ue*as %ue contaminan se agrupen de tal $orma %uealcancen grandes aglomerados $actibles de sedimentar o $iltrar(

.a coagulacin implica tres etapas:- adicin del coagulante- desestabiliacin de las part!culas coloidales



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- $ormacin del $lculo

F.6U.=6IJN(+ Es un procedimiento mediante el cual se causa la $ormacinde $lculos o aglomerados grandes al unir entre s! sin cohesin las part!culasindividuales de slidos $inos suspendidos en el agua" ' constitu'e un pasocr!tico en el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales( Da porresultado velocidades de sedimentacin ' de $iltracin sumamenteaumentadas" recuperacin m&s alta" m&s tortas de slidos ' derrames de$iltrado m&s limpios(

.a $loculacin se realia con la a'uda de polimeros electrol!ticos %ue permitenla decantacin a velocidades altas(

"ateriales

Kaso de precipitado de 7< 0


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'paratos e Instruentos. #eacti-os

Floculador=ccesorios propios del e%uipo 3vasosde precipitado 0edir al laboratorio material a utiliar en el desarrollo de la pr&ctica(

Mostrar al pro$esor el trabajo realiado ' e-plicar como lo llevo a cabo '

por%ue(

.avar per$ectamente el material utiliado ' entregarlo al laboratorio(

*rocediiento.

>reparar los reactivos a utiliar" en el caso de los $loculantes realiarla preparacin al


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Medir 7 porciones de arar la agitacin ' registra los tiempos de sedimentacin ' lasobservaciones pertinentes respecto a la $ormulacin de $lculos 3tama*o4(

=l trmino de la sedimentacin proceder a realiar los an&lisis de turbide 'color en los respectivos e%uipos(

6on los resultados obtenidos encontrar la cantidad ptima de $loculantepara el mejor seleccionado(

Cuestionario$

Elabore #ablas de valores tiempo de sedimentacin ' concentracinutiliada de $loculante+coagulante(

Cealice la representacin gr&$ica de los puntos obtenidos Mida la turbide en N#U para el blanco ' muestras tratadas( Cealice mediciones de color para el blanco ' muestras tratadas( E-pli%ue la importancia de las pruebas de jarras en la evaluacin de

$loculantes ' coagulantes( E-pli%ue la di$erencia entre el coagulante ' el $loculante( Mencione la importancia de la utiliacin de $loculantes ' coagulantes en

los sistemas de sedimentacin de aguas(

Biliogra9a sugerida:



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'paratos e Instruentos. #eacti-os

Ceactores =gitados en )erie 6loruro de >otasio"


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por%ue(


Cuestionario

Cepresentar gr&$icamente la variacin de la conductividad con respecto altiempo( Discuta el comportamiento gr&$ico de la conductividad con respecto al

tiempo( 6alcular la concentracin de cada muestra en base a los datos de

conductividad(

Biliogra9a sugerida.



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)eterinacin del !9ecto de "ezclado en el Coe9iciente de asorcin de

o;geno

(eti-o.

El alumno desarrollar& de manera pr&ctica la $orma de poder determinar elcoe$iciente de absorcin de o-!geno ' la capacidad de o-igenacin en unamuestra de agua(por medio del e$ecto de meclado empleando una unidad deaireacin(

Introduccin.El propsito de la Unidad de aeracin de =rm$ield es estudiar de las

caracter!sticas de trans$erencia de o-!geno de sistemas de di$usin de aire 'los par&metros $!sicos ' %u!micos %ue in$luencian su capacidad deo-igenacin( Estos estudios son imprescindibles para la comprensin deltratamiento biolgico de las aguas residuales(

>osibilidades de Demostracin:



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P E$ectos de la trans$erencia de o-igeno durante los transitorios(P Medicin del coe$iciente de absorcin A s ' de la capacidad de o-igenacin CP.a Unidad de aireacin de =rm$ield consta de un tan%ue abierto e%uipado con un

agitador de paleta( El aire es suministrado por una bomba elctrica" pasandoa travs de una v&lvula de control ' un caudal!metro hasta un di$usor conposicin ajustable ubicado dentro del tan%ue( )e inclu'en varios di$usores( Elcontenido de o-!geno disuelto en el agua del tan%ue es medido con unelectrodo ' un medidor de o-!geno disuelto( El medidor suministrado da una

lectura directa adicional de la temperatura del agua( 6omo el medidor$unciona con pilas internas" puede utiliarse de $orma independiente paraensa'os de campo(

El e%uipo consta de una base ' un panel trasero con cuatro patas de caucho(Montado sobre la base est& el tan%ue de agua de acr!lico transparente" concapacidad de 15"7 litros( En la parte delantera del tan%ue ha' un indicador depro$undidad ' en la base" un gri$o de drenaje( .a tapa del tan%ue puederetirarse parcialmente para permitir su llenado( En la parte $ija de la tapa est&nmontados el motor del agitador" el agitador ' distintos escalones de $ijacinpara la sonda de temperatura" la sonda de o-!geno ' el tubo de aireacin(

El medidor de o-!genotemperatura est& montado sobre el panel trasero con los

cables de cone-in a las sondas correspondientes(El aire es suministrado al tan%ue mediante una bomba 3con conjunto de $iltro 'silenciador4 ' es controlado mediante un caudal!metro con v&lvula"descarg&ndose a travs del tubo de aireacin(

#res di$usores" un tubo de aspersin" una piedra di$usora triple ' una piedra deaire simple pueden conectarse por separado al tubo de aireacin(

El ajuste de velocidad de la paleta del agitador genera di$erentes niveles deturbulencia en el tan%ue.

El punto de e%uilibrio de un gas es determinado por el coe$iciente de absorcin@As" el cual es el valor de la concentracin de gas en el l!%uido cuando la

atms$era est& compuesta totalmente de gas bajo ciertas condiciones(

>odemos mostrar %ue:

As Q lnD0+ ln D1 t1+t0 Q 1(2


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valor es menor a 0


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Cealice los calculos necesarios de As ' C de acuerdo a las $ormulasproporcionadas para cada caso(

#abule los datos obtenidos de acuerdo a la tabla previa(

Biliogra9a sugerida(



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la gr&$ica es la velocidad de produccin e-presada en las unidades de cantidadcon respecto al tiempo(

"ateriales#ermmetro 0< a 07< O6(Matra Erlenme'er de 17< ml>ieta con agua destilada>ipeta graduada de 0 ' 0< mlBureta graduada de 17 ml8 tubos de ensa'e6ronometroFranela

'paratos e Instruentos( #eacti-os

>otenciometro( Na


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E-presar la acide de la muestra en trminos de ml de Na


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Manual para la Elaboracin de >roductos .&cteos( Editorial #rillas(

Introduccin a la .actolog!a( >( Aeating ' ( Haona( .imusa 0;8(*ruea ,idrost4tica para uso del )igestor 'naerico*ractica o. 5

(eti-o.

El alumno conocer& el manejo ' uso del Digestor =naerbico mediante laaplicacin de una prueba idrost&tica %ue garantice su uso de manera segurapara $uturas pruebas e-perimentales relacionadas con la materia(

Introduccin.El digestor =naerbico de =rm$ield .td " es una unidad de demostracin a

pe%ue*a escala" la cual ha sido dise*ada para permitir una investigacinpro$unda dentro de este importante proceso biolgico((

"ateriales

#ermmetro 0< a 07< O6(Kasos de precipitado de 5 litros>ieta con agua destilada


=gua destilada o de proceso



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*rocediiento(N#=( El e%uipo debe estar instalado ' conectado a los servicios" d acuerdo conlas secciones correctas d este manual(

0( 6omprobar %ue el C66B 3174 ' los cuatro interruptores de circuitominiatura ubicados en la base de la parte superior de la unidad" estn en laposicin de EN6ENDID(

1( El agua se utilia como li%uido del proceso(2( .os controladores de temperatura del reactor 3=4 ' 3F4 %ue se encuentran el

la consola" deben tener sus respectivos interruptores de vol%uete en laposicin de =>=H=D ' las bombas de alimentacin 34 ' 3;4" deben tenersus interruptores de vol%uete 30;4 en la posicin de manual" antes decambiar el interruptor del 6NDU6#C a la posicin de EN6ENDID(

5( 6olocar en el piso $rente al e%uipo" un recipiente con capacidad de 7 a 0CE =)EHUC=C)E DE ,UE .= K=.KU.= 31;4E)#E 6ECC=D= =N#E) DE CEMKEC E. #=>N ..EN=DC ,UE )E

EN6UEN#C= EN .= #=>= DE #C= M=NEC=" E. #=N,UE DE H=) )E



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K=6I=C= 6M>.E#=MEN# DEN#C DE. CE6I>IEN#E )E..=DCDE .= B=)E(

!nsale del recipiente del reactor)i los recipientes del reactor 304 o 314 han sido desarmados para sulimpiea" ser&n necesarios ensamblarlos nuevamente mediante elprocedimiento %ue se encuentra a continuacin:Este procedimiento describe el ensamble del reactor unoV puede usarse unprocedimiento idntico para el reactor dos(a( El empa%ue del reactor es soportado entre dos discos de soporte de

pl&stico per$orados( 6olocar el disco del soporte del empa%ue in$erior%ue se encuentra en el reactor sobre las tres agarraderas del soporte%ue est&n cerca de la base del recipiente(

b( Cemover la manguera $le-ible %ue esta adherida al tubo de entrada dealimentacin 354" a$lojar el cas%uillo %ue se encuentra en la tapa ' retirarel tubo de alimentacin del cas%uillo(a4 6olocar el tubo de alimentacin en el reactor" a travs del agujero

central %ue se encuentra en el disco de soporte in$eriorc( .lenar el reactor con su carga de es$eras biolgicas hasta 3justo de

bajo4 las agarraderas %ue soportan el disco per$orado superiormanteniendo el tubo pl&stico de alimentacin apro-imadamente alcentro del reactor

d( 6olocar el disco superior %ue se encuentra en el reactor con el tubo dealimentacin pasando a travs del agujero central ' asegurar el agujero

%ue se encuentra en la peri$eria del disco a censor de temperatura %uese encuentra en el lado derecho" ad'acente del sello+u de sobre $lujodel li%uido(

e( Cemover el sensor de temperatura de la tapa" a$lojando primero elcas%uillo(

$( Fijar la tapa del reactor" pasando el tubo de alimentacin a travs delcas%uillo %ue se encuentra al centro de la tapa( =segurarse de %ue elcas%uillo del sensor de temperatura este a lado derecho ' ad'acentedel sello+u de sobre $lujo de li%uido(

g( =segurar la tapa abajo" utiliando las tuercas de mariposa de pl&sticosuministradas( =segurarse de %ue el anillo+o %ue se encuentra en el

borde de la tapa" este colocado correctamente" 'a %ue el reactor debesellar a prueba de $ugas al volverlo a ensamblar(



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h( Insertar con cuidado el censor de temperatura a travs del cas%uillo %uese encuentra en la tapa" a travs del agujero %ue se encuentra en laperi$eria del disco superior ' empujar el sensor hacia abajo dentro delempa%ue hasta %ue la bo%uilla del sensor este apro-imadamente amedia distancia del empa%ue(

i( =pretar los cas%uillos del tubo de alimentacin del sensor( .oscas%uillos tendr&n el gas justo si son apretados $irmemente a mano(

j( 6onectar nuevamente la manguera $le-ible desde la bomba dealimentacin hasta el tubo de alimentacin(

Controlador de teperatura.

.os controladores de temperatura 3=4 ' 3F4" han sido con$igurados previamentepara producir un control de temperatura del contenido del reactor optimo medianteel suministro autom&tico de energ!a elctrica a las cubiertas de calentamiento"%ue envuelven cada una de los recipientes(

El punto de ajuste de temperatura re%uerido 3temperatura de operacin delreactor re%uerida4 es seleccionado simplemente oprimiendo el botn 364 'ajustando en $orma simultanea el valor e-hibido" oprimiendo los botones de

ascenso 3D4 o descenso 3E4(

Caliracin de las Boas de 'lientacin

6ada una de la bombas de alimentacin" debe ser calibrada individualmente"aun%ue tenga la misma especi$icacin" e-istir&n ligeras di$erencias en su$uncionamiento( .a calibracin se lleva a cabo mediante el bombeo de agua endi$erentes ajustes del controlador de velocidad ' mediante la recoleccin del $luidobombeado dentro de un cilindro graduado adecuado(

N#=: DEBID = .=) >CDU66INE) EX#CEM=D=MEN#E B=?=)

3NCM=.MEN#E DE 1(


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'cti-idad a desarrollar:

.eer la pr&ctica ' analiar la importancia de cada punto(

Uso del e%uipo de proteccin personal 3bata" lentes" guantes4

>edir al laboratorio material a utiliar en el desarrollo de la pr&ctica(


por%ue(


Cuestionario$



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Manual de Instrucciones del E%uipo Digestor =naerbico Y(

)eterinacin de la capacidad de la Bioasa para con-ertir sustratos en"etano = C(:*ractica o. A

(eti-o.

El alumno conocer& el manejo ' uso del Digestor =naerbico mediante laaplicacin del mismo en procesos anaerbicos utiliados para la produccinde Metano ' 61(

Introduccin.El digestor =naerbico de =rm$ield .td " es una unidad de demostracin ape%ue*a escala" la cual ha sido dise*ada para permitir una investigacinpro$unda dentro de este importante proceso biolgico(

Un producto de los procesos anaerbicos es el gas metano" el cual es recolectado' usado en la industria para compensar los costos de energ!a(

!laor$ Ing. Sergio Torres Cruz

"ateriales

#ermmetro 0< a 07< O6(Kasos de precipitado de 5 litros>ieta con agua destilada


Digestor =naerbico =gua destilada o de proceso

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*rocediiento$

Instalar los dos reactores de acuerdo con el procedimiento determinado en losapndices 0 ' 1(En el caso del reactor 0" corregir el p de los sedimentos a 7( con 6lconcentrado antes de llenar el recipiente del reactor( >osteriormente ' antesdel inicio del e-perimento" seguir las etapas completas del calentamientoinicial ' de la aclimatacin de la biomasa" tal como se describe en los

apndices 1 ' 2( Utiliar las aguas de desperdicio sinttico 3consultar elapndice 24" para aclimatar la biomasa en el reactor 0( Utiliar el e$luenteproducido en el reactor 0 para aclimatar la biomasa en el reactor 1(E-perimento

El e-perimento se debe llevar a cabo" mediante la alimentacin en $ormacontinua de los dos reactores en $orma continua durante 7 d!as o m&s( .ascondiciones %ue se deber&n mantener durante este periodo" se presentan enla tabla 0(0( Durante el mismo periodo" el $uncionamiento de los dos reactoresdeber& ser monitoreado" mediante el an&lisis de muestras ' tomando otras

mediciones" tal como se sugiere en la tabla 0(2(.os resultados %ue se esperan de este e-perimento" se presentan en la tabla0(2( >reparar una tabla similar" utiliando los resultados de este e-perimento einterpretar estos resultados" as! como cual%uier desviacin(

#abla 0(0



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>=C#ID= CE=6#C 0 CE=6#C 1

#emperatura

=limentacin

Kolumen de alimentacin

p de alimentacin

276 + 296

>reparada tal como en elapndice 2

1(7 2(7 ld

6orregido a 7( con 6l

276 + 296

E$luente del digestor 0

0 0(7 ld

)in una correccin del p

#abla 0(1



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=n&lisis del digestor %ue se llevara a cabo durante el e-perimento 0

Medidas + diariamente

=limentacin

E$luente

Has

Kolumenp

Kolumenp

Kolumen

=n&lisis + Diariamente

=limentacin

E$luente

Has

6D #otal)lidos suspendidos#otal de &cidos vol&tiles=lcalinidad #otal

6D $iltrado)lidos suspendidos#otal de &cidos vol&tiles=lcalinidad total

65L61L



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#abla 0(2

Desempe*o esperado ' otros datos del reactor 0 ' 1" durante el e-perimento 0

=C#I6U. CE=6#C 0 CE=6#C 1

=.IMEN#=6IN

6D))=lcalinidad#(K(=(p

EF.UEN#E

6D

))=lcalinidad #(K(= p

BIH=)

65L61L

L CEM6IN DE 6D

>CDU66IN DE H=)

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'cti-idad a desarrollar:

.eer la pr&ctica ' analiar la importancia de cada punto(

Uso del e%uipo de proteccin personal 3bata" lentes" guantes4

>edir al laboratorio material a utiliar en el desarrollo de la pr&ctica(


por%ue(


Cuestionario$


Manual de Instrucciones del E%uipo Digestor =naerbico Y(



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