ejercicios BIOPROCESOS scilab

Ejercicio 1

Se utiliza Zymomonas Mobilis para convertir glucosa en etanol en un fermentador discontinuo en condiciones anaeróbicas. El rendimiento de biomasa a partir de sustrato es de 0.06g/g, el rendimiento de producto a partir del sustrato es 7.7g/g a velocidad específica de crecimiento es de 0.3 h-1 se inoculan 5g de bacterias en 50L de medio de cultivo quq contiene 12 g/l de glucosa. El coeficiente de mantenimiento es de 2.20g/g y la velocidad específica de formación de productos debido al mantenimiento es 1.1 g/g Determinar una curva de productivad con respecto a la formación de sustrato y biomasa con diferentes conversiones.

Tabla de datos:

Conv 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Tr X 0.3177006 0.55 0.6077385 0.6 0.8745475 0.65 11.215.741 0.7 13.515.504 0.75 15.666.788 0.8 17.687.608 0.85 19.592.889 0.9 2.139.513 0.95

Qx P 17.311.897 0.1136364 0.9872667 0.2272727 0.7432415 0.3409091 0.6241228 0.4545455 0.5549183 0.5681818 0.5106344 0.6818182 0.4805624 0.7954545 0.4593503 0.9090909 0.4440263 10.227.273

Qp 0.3576838 0.3739647 0.3898120 0.4052746 0.4203926 0.4351997 0.4497242 0.4639902 0.4780187

0.98

22.769.895

0.99

0.4347846

11.136.364

0.4890828

1.

23.104.906

1.

0.4328085

11.363.636

0.4918279

Script en scilab para la generación de datos //Datos dados en el problema so=12; um= 0.3;

xo= 0.5; ms=2.2; mp=1.1; Yxs= 0.06; Ypx= 7.7; //Intervalo de conversiones conv=[0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.98 1]; //TIEMPO DE REACCIÓN POR CONVERSIÓN DE SUSTRATO w= xo*((um/Yxs) + ms); w1= (um*so).*conv' ; tr= (1/um).*log( (w1./w) + 1 ) ; //tiempo de reacción a tal conversión //FORMACIÓN DE BIOMASA X = exp( (um.*tr) + log(xo)); Qx= X./tr //FORMACIÓN DE PRODUCTO P = ( exp(um.*tr) - 1 )./ 0.88 ; Qp= P./tr; //TABULADO Y MUESTREO DE DATOS disp('Concentración y Productividad de BIOMASA: ') tabla = [conv' tr X Qx]; disp(tabla , 'Conversión Tr X Qx') disp(' ') disp(' ') disp(' ') disp('Concentración y Productividad de PRODUCTO: ') tabla1 = [conv' tr P Qp]; disp(tabla1,'Conversión Tr P Qp') //PLOTEO DE GRÁFICAS PRODUCTIVIDAD DE BIOMASA Y ETANOL figure(1) plot(tr,Qx) figure(2) plot(tr,Qp)

Ejercicio 2 The monod rate is valid for a CSTR biorractor with maixmum specific growth rate of 0.5h-1 and Ks=2 g/l, what would be a suitable dilution rate at steady-state condition, where is no cell death if initial sustrate concentration is 50g/l and yield of biomass on substrate is 1.

Siclab La dilución crítica en [g/l] 0.4807692 La dilución Optima, procure usar un flujo menor para no caer en Dil ución crítica y se aleje 0.4019419 de Dc, al estar en esta zona tiende a ser muy sensible a caer en la zona prohíbida

Script en scilab para la generación de datos

// Usando le expresión de MONOD para un biorreactor CSTR so= 50 um= 0.5 yxs=1 ks=2

//Concentración inicial de sustrato //Velocidad específica max de crecimiento //rendimiento del 100% //Constante de MONOD cinética microbiana

Dc = (um*so) /(ks + so); disp(Dc,'La dilución crítica en [g/l]') D=[0 : 0.0001 : Dc]; S = ks.*D' ./ (um - D');

//Concentración de Sustrato

X = yxs.*( so - S );

//Concentración de Biomasa

Qx = X.*D' ;

//Productividad

c=(ks / (ks+so))^0.5; Dopt=um *(1-c); disp(Dopt,'La dilución Optima, procure usar un flujo menor para no caer en Dilución crítica y se aleje') disp('de Dc, al estar en esta zona tiende a ser muy sensible a caer en la zona prohíbida') tabla= [D' S X Qx]; //disp(tabla,'Datos') //PLOTEANDO GRÁFICAS figure(1) plot(D,Qx),title('Dilución vs Productividad','color','red','fontsize',4); xtitle('Dilución vs Productividad','Dilución','Productividad')

figure(2) plot(D,X),title('Dilución vs Biomasa','color','red','fontsize',4); xtitle('Dilución vs Biomasa','Dilución','Biomasa') figure(3) plot(D,S),title('Dilución vs Sustrato','color','red','fontsize',4); xtitle('Dilución vs Sustrato','Dilución','Sustrato') figure(4) plot(D,S,D,X,D,Qx),title('Dilución vs X,Y,Qx','color','red','fontsize',4); xtitle('Dilución vs X,Y,Qx','Dilución','X,Y,Qx')