P1. Introducción Al Diseño de Bioproductos

8/19/2019 P1. Introducción Al Diseño de Bioproductos

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Práctica 1

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE BIOPRODUCTOS

OBJETIVOS.

1. Establecer la importancia del diseño de bioproductos como primera etapa en eldiseño de plantas biotecnológicas.

2. Aplicar la estrategia de Cussler & Moggridge para diseñar bioproductosseleccionados que sirvan como base para el diseño de plantas biotecnológicas.

ESTRATEGIAS PARA EL DISEÑO DE BIOPRODUCTOS

En el desarrollo general de diseño de bioprocesos y plantas biotecnológicas sueleiniciarse esta tarea con el diseño de bioproductos (caractersticas! propiedades y

especi"icaciones# y$o de bioservicios (calidad y especi"icidad# (C%isti .' 2#

)na estrategia para el diseño de bioproductos %a sido sugerida por Cussler yMoggridge (21# y consta de cuatro pasos*

a# Necesidades* +igni"ica que deben ser identi"icadas las necesidades para el bioproducto estudiado por el productor (o"erta# y el consumidor (demanda#*)na ve, que la necesidad %a sido establecida la b-squeda para el meor

bioproducto se inicia. b# Ideas* +igni"ica que la b-squeda para el meor bioproducto %a comen,ado y

el equipo de diseño debe generar di"erentes ideas que consigan satis"acer las

necesidades listadas en el paso anterior.c# Seecci!"* /nvolucra determinar el cernido de ideas buscando las meores

para su desarrollo (embudo de ideas#d# #a"$%act$ra* /nvolucra determinar cómo se podra elaborar al bioproducto

en cantidad su"iciente para satis"acer las necesidades.

)n resumen de otras estrategias y sus estructuras son mostrados en la siguiente tabla*

Estrate&ia

C$ssier ' #(&&rid&e D') ' Litte *+,,,- Uric ' E//i"&er *+,,,-

0asos

ecesidades ecesidades/denti"icar las necesidades

del consumidor

/deas e"inición del problemaEstablecer especi"icaciones

obetivos

+elección iseño conceptual3enerar conceptos de

bioproductos

iseño preliminar +eleccionar conceptos de

bioproductos

iseño detalladoEvaluar conceptos de

bioproductos

Comunicación del diseñoAgrupar especi"icaciones

"inales

Manu"actura iseño "inal

0lani"icar el desarrollo de su

manu"actura


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CASO DE ESTUDIO0 ZEBRA MUSSELS

4os Zebra Mussels son pequeñsimos moluscosque son conocidos por in"estar el interior de lastuberas de agua en plantas de tratamiento y de

generación de corriente el5ctrica. Ciudadesenteras %an su"rido debido a la in"estación de

Zebra Mussels y %an debido parali,ar elsuministro de agua a las plantas de puri"icación.+oluciones iniciales para resolver este problema"ueron las relacionadas con la limpie,a manual

para removerlos.

Estrategia de Cussler y Moggridge

Necesidades0 4a necesidad es por un m5todo para prevenir la in"estación debido aque es indeseable parali,ar plantas de puri"icación de agua para limpie,a manual. +ieste m5todo es uno que utilice productos qumicos es importante especi"icar losaspectos deseados de este producto. 0or eemplo! debe ser barato! debe prevenir lain"estación! no debe promover otras "ormas de vida microbiana y debe ser removidodel agua r6pidamente.

Ideas0 Algunas ideas resultan ser la creación de un producto qumico o ladeterminación de la e7istencia de un producto qumico que pueda aniquilar lasin"estaciones e7istentes. +era deseable si pudiera ser combinado con otro productoque pueda prevenir las in"estaciones.+i cualquiera de estos m5todos "uera usado! alg-n tipo de sistema de acarreo seranecesario.8tra posibilidad sera colocar un tipo de "iltro en la entrada de agua para mantener los Zebra Mussels "uera del sistema de tuberas de suministro de agua.ebido a que los Zebra Mussels son atrados por aguas tibias o ligeramente calientesotra posibilidad es encontrar un modo de en"riar el agua.E7isten si lugar a duda otras posibilidades comoutili,ar control biológico usando Corbicula

Fluminea.

Seecci!"0 4istamos las ideas como alternativas y las seleccionamos introduciendoconceptos de investigación m6s detallados o principios cient"icos bien"undamentados.

1. 4impie,a manual2. Acarreo con CA9MA:;282. 9ioremediación con Corbicula ?luminea

+upongamos el siguiente escenario en el problema "ormulado*


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o es posible usar un "iltro para prevenir la in"estación debido a que en las etapasiniciales de crecimiento (veliger stage#! los zebra mussels son microscópicos. +e

pegan a las paredes de las tuberas de agua en donde crecen %asta su completamadure,. )na ve, que estas paredes est6n completamente saturadas se amontonanunos sobre otros produciendo eventualmente la oclusión de la tubera. e esta

manera! alg-n tipo de tratamiento qumico es deseable.;a sido determinado a partir de la e7perimentación que el Cloruro deAlquilbencildimetilamonio (cadenas alqulicas de 12:1@ C# eliminaran lasin"estaciones e7istentes y los mussels muertos soltaran las paredes.ambi5n se presume que %a sido determinado que el agua o7igenada al .2B $in%ibira el pegado de los Zebra Mussels microscópicos (veliger#.

0ara conseguir seleccionar la meor alternativa se utili,a el m5todo cuantitativo propuesto por )lric% y Eppinger (2# contruyendo dos matrices de selección queutili,a criterios propuestos por el diseñador para su e7istencia*(1# Matri, de +elección de Conceptos! #SC y(2# Matri, de Cuanti"icación de Conceptos! #CC.

4a #SC necesita ingresarle valores de 12 cuando el criterio estudiado de laalternativa es i&$a 3$e2 el de la re"erencia' +2 cuando es )e4(r 3$e2 el de lare"erencia y ,2 cuando es /e(r 3$e2 el de la re"erencia.

4a #CC necesita ingresarle pesos relativos a cada criterio estudiado (propuesto por cada diseñador# en base a lo m6s deseable de obtener.

Alg-n grado de re"le7ión en los resultados debe ser necesario debido a que es un proceso subetivo particularmente por el establecimiento de los criterios y laasignación de los pesos relativos.

+e introduce los criterios que cali"icar6n a cada alternativa y se establece laalternativa 1 como re"erencia debido a que es la primera solución sobre la que seestablecen o proponen las otras.

Criterios a estudiar*a. Costo'

b. ?acilidad'c. iempo'

d. +eguridad'e. +ustentabilidad.

0onderación de Aceptabilidad de uso*a. B'

b. 1>B'c. >B'd. 2>B'e. 2B.


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e establece la escala cuantitativa para otorgarle valor a cada criterio introducido en el diseño en orden a

1 Mucho peor

2 Peor que la referencia

3 Referencia

4 Mejor que la referencia

5 Mucho mejor

#SC Ater"ati5asCriteri( 1 + 6 7 8Costo 1 2 2

?acilidad 1 2 2

iempo 1 2 1 2 1

+eguridad 1 2 1 2

+ustentabilidad 1 2

otal score > @ < > D

anF < 2 > = 1

#CCAter"ati5as

Criteri( 9 + 8Costo = =

?acilidad 1> < <

iem po > < <

+eguridad 2> 2 <

+ustentabilidad 2 2 =

otal score 1 2!G

anF 2 1

9asado en este m5todo de selección! la alternativa > debe ser escogida para mayoresestudios y recomendar la obtención en grandes cantidades de Corbicula Flumineacomo bioproducto que utili,ara la alternativa seleccionada. Entonces! el problema seredireccionara a diseñar la tecnologa a usar para aplicar e"icientemente estaalternativa y a Hmanu"acturarI la almea Curbicula Fluminea.

ebido! principalmente a que el desarrollo de proli"eración industrial de especies benignas para control medioambiental est6 en "ases iniciales de desarrollo laalternativa >! aunque deseable! es poco aplicable a corto pla,o (JelFer! 2=#.8bservando la matri, (2#! la alternativa 2 podra ser meor desarrollarla en tecnologay en el diseño de los productos necesarios para implementarla.

Descri/ci!" de a eta/a de )a"$%act$ra0 )n sistema de acarreo es necesario tanto para la "ase de eliminación como para la "ase de in%ibición para prevenir lain"estación.)na posible solución es diseñar y marFetear una tecnologa para entregar estos

productos qumicos. 0or eemplo! supongamos que una reilla en la entrada de la

tubera debe contener unos canales de "luo con agueros que los descargaran dentrode la tubera. )n sistema de bombeo sera necesario para entregar los qumicos en losagueros de la reilla. +i la mec6nica del "luido de descarga dentro de la tubera "uera

1. Limpieza manual. !carreo con "!#$M!%&'(. )nfriamiento del agua

*. +nstalaci,n de -ltros. #ioremediaci,n con"orbicula /luminea


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estudiada para optimi,ar la locali,ación de los agueros! los qumicos entraran en latubera en una concentración deseada.Esta tecnologa puede ser marFeteada para prevenir la in"estación por Zebra Mussels.El producto CA9MA:;282 debe ser diseñado siguiendo la misma estrategia! unave, seleccionada la alternativa de uso! construyendo su %oa de especi"icaciones

(spec:s%eet#

ASPECTOS A CONSIDERAR0 COMBUSTIBLES BIODIESEL PARACAMIOETAS RURALES.

iseñar apropiada y personalmente o en grupos de dos alumnos el siguiente bioproducto*COMBUSTIBLES BIODIESEL PARA CAMIOETAS RURALES

eniendo en cuenta la estrategia de Cussler y Moggridge (21#! "inali,ando con un procedimiento de manu"actura.

1. /denti"ique las necesidades (clientes y potenciales usuarios "inales#'2. Convierta estas necesidades en las especi"icaciones de su bioproducto' viables y selecciones la de re"erencia'=. )tilice los siguientes criterios para M+C*a. Con"ormidad con la legislación vigente!

b. Acreditación con las normas /+8 G!c. Acreditación con las normas /+8 1=!d. Costo!e. eciclado de Material de Consumo!

". isponibilidad al usuario!g. +eguridad y acreditación a las normas 8+;A!%. +ustentabilidad.

>. )tilice las siguientes ponderaciones de aceptabilidad de uso para MCC*a. @B!

b. 1B!c. 1B!d. =>B!e. @B!". KB!g. KB!%. DB.

determine la meor para diseño.@. e"ormule sus especi"icaciones y construya su spec:s%eet.D. 0roponga el proceso de manu"actura para su bioproducto.


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ANE:O A0 Matrices de selección de )lric% y Eppinger (2#.

+elección de conceptos

Alternativas

Criterio 1 2 < = > @ D K G

1 1 :1 1 1 :1

2 1 1 1 1

< 1 1 1 :1

= :1 :1 1

> :1 1 :1 :1 1 :1

otal score 2 :1 1 1 2 :1

anF 1 K < > > < 1 K >

Cuanti"icación de conceptos

Alternativas

Criterio B 1 < @ D

1 2> > < = <

2 > < = < =

< 1> > < > >

= < 1 2 >

> 2 < = < 1

otal score >


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ANE:O B0 ?ormato de una %oa de especi"icaciones del producto (211#

+0EC +;EE

CABD#A; $l.

Carbo7i 22 (;enFel /b5rica +. A.#* .G1 $l.

C()/(sici!"0 K>B CA9MA L 1B ;282 L +ecuestrantes! solventes%idrosolubles! aroma! colorante

Nat$rae=a* Numica L 9ioqumica L 9iológicaC("te"id(* esin"ectante! o7idante! tensoactivo catiónico y tensoactivo no iónico.L>)ite de e?/(sici!"* ing-n componente con lmite de e7posición en el lugar de

trabao.

Prese"taci!"* Envases 0OC de 1 l. L > l.Cilindro 0OC recubierto con te"lón de 12 l.

Caracter>sticas (r&a"(@/ticas %>sicas ' 3$>)icasEstad( %>sic(* 4quidoC((r* OioletaO(r* 0er"umado/


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Ei)i"aiidad0 El total de los componentes org6nicos se elimina en planta detratamiento de aguas residuales en las del KB.

Persiste"cia ' de&radaiidad0 4os tenso:activos contenidos en el productoobligados por los requerimientos de la legislación deben ser! por lo menos! GB

biodegradables.

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