Reactor enzimático por lotes BE1 Equipo didáctico Equipo de formación profesional Ingeniería bioquímica
DESCRIPCIÓN
Un sistema de reacción enzimática por lotes que utiliza la reacción de isomerización de la glucosa (conversión de glucosa en fructosa) de importancia industrial catalizada por la glucosa isomerasa.
El objetivo de la unidad es demostrar la cinética enzimática por lotes y las características enzimáticas.
La reacción tiene lugar dentro de un recipiente agitado donde el agitador en sí es una cesta porosa dentro de la cual se inmoviliza la enzima.
Un dispositivo polarímetro, que es parte integral de la unidad, monitorea las concentraciones de glucosa y fructosa con el tiempo.
El reactor enzimático por lotes (BE1) introduce al estudiante a los fundamentos de la catálisis enzimática por lotes. Consiste en una unidad de sobremesa sobre la que se monta un recipiente reactor en el que tiene lugar la reacción mediada por la glucosa isomerasa. El reactor en sí está hecho de acrílico transparente, lo que proporciona una buena visibilidad. Un impulsor de geometría cruciforme construido a partir de malla de acero inoxidable retiene la enzima inmovilizada mientras permite una mezcla eficiente con el reactivo líquido (solución de glucosa).
El impulsor es de velocidad variable y la temperatura de reacción se mantiene mediante dos calentadores y un sensor de temperatura montados dentro del reactor. Estos están vinculados a un controlador PID, que está programado para mantener la temperatura de consigna deseada. Los enclavamientos de seguridad evitan que los calentadores se activen cuando hay un nivel bajo de líquido en el reactor o cuando el impulsor está inactivo.
Un circuito de muestreo continuo impulsado por una bomba peristáltica extrae líquido del reactor y lo transfiere a un intercambiador de calor de serpentín tubular, donde se enfría. Luego pasa a través de un polarímetro donde se mide el ángulo de rotación de la luz polarizada. A partir de esta medición del ángulo, se puede determinar la concentración tanto del reactivo de glucosa como del producto de fructosa. Esto elimina la necesidad de realizar ensayos de glucosa manuales. El sistema de medición se basa en el hecho de que tanto las soluciones de glucosa como de fructosa hacen girar haces de luz polarizada, la glucosa a la derecha y la fructosa a la izquierda. El método de medición por polarimetría permite controlar en línea el progreso de la reacción.
El conjunto polarímetro consta de una celda de flujo óptico alargada montada entre dos lentes polarizadoras, una de las cuales es fija (polarizador) y la otra puede girar libremente (analizador). En el exterior del polarizador hay una fuente de luz y en el exterior del analizador hay un detector, que detecta la intensidad de la luz emitida que ha pasado a través de ambas lentes polarizadoras y del tubo de muestra.
El analizador tiene conectado un dispositivo de medición de ángulos. Tanto la transmisión óptica como el ángulo de rotación se transmiten a pantallas electrónicas en la consola de control.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Unidad de sobremesa que comprende un pedestal de plástico ABS formado al vacío con consola eléctrica integrada sobre la que se monta el circuito de muestreo del recipiente del reactor agitado con bomba peristáltica, intercambiador de calor de serpentín tubular y dispositivo polarímetro
Un sensor de temperatura y un calentador montados en el recipiente del reactor y conectados a un controlador PID para un control preciso de la temperatura de reacción
Un dispositivo polarímetro que mide la transmisión óptica y el ángulo de rotación
Dispositivos de protección para todos los circuitos eléctricos
Tres pantallas: control de temperatura PID (temperatura del reactor), pantalla para el ángulo de rotación, pantalla para la transmisión óptica o temperatura en el polarímetro
Las señales del sensor se envían al puerto USB para la conexión a una PC (suministrada por el usuario)
Manual de instrucciones completo con ejercicios de enseñanza de laboratorio detallados
Capacidades didácticas:
– Principios de cinética enzimática por lotes
– Factores que afectan el rendimiento de las enzimas
– Principios de polarimetría y ley de Biot-Savart
Contenido experimental
EJERCICIO DE ENSEÑANZA INCLUIDO PARA FAMILIARIZAR A LOS ESTUDIANTES CON LO SIGUIENTE TEMAS:
Determinación de las constantes de Michaelis-Menten y de la actividad enzimática específica mediante los diagramas de Michaelis-Menten y Lineweaver-Burk
Determinación de las concentraciones de glucosa y fructosa mediante polarimetría
Efecto de las condiciones ambientales (pH y temperatura) en la actividad enzimática
Demostración de la ley de Biot-Savart
Comprensión de los principios de la cinética enzimática por lotes
Comprensión de los factores que afectan el rendimiento enzimático
Comprensión de los principios de la polarimetría y la ley de Biot-Savart
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