Ejercicios Taller Primer Parcial (1)

EJERCICIOS TALLER PRIMER PARCIAL BIOPROCESOS II

1. El 3 hidroxibutirato es un polímero termoplástico biodegradable que se acumula al interior de la célula de algunos microorganismos cuando crecen en condiciones desfavorables. Se está investigando la producción de PHB usando Azotobacter Chroococcum con almidón soluble como fuente de carbono y amoníaco como fuente de nitrógeno. En un cultivo contínuo en estado estable, la concentración de PHB dentro de las células es 44 %p/p y el coeficiente de respiración es 1,3. Del análisis elemental, la biomasa sin PHB se puede representar por 𝐶𝐻2 𝑂0,5 𝑁0,25 . La unidad monomérica de almidón es 𝐶6 𝐻10 𝑂5 y la del PHB es 𝐶4 𝐻6 𝑂2 . a. Escriba la ecuación estequiométrica balanceada que representa el crecimiento celular. Utilice balances elementales en el desarrollo de los cálculos. Nota: como se conoce la formula molecular de la biomasa sin PHB se puede representar el PHB como un producto extracelular y la biomasa (sin PHB) como la biomasa. b. Cuál es el rendimiento en g/g de PHB respecto a la fuente de carbono? c. Cómo se compara el rendimiento obtenido en la parte b con el máximo posible? d. Si en la purificación del PHB se pierde aproximadamente el 35%, cuántos kg de almidón se necesitan para obtener 25 kg de PHB purificado? 2. Para la producción de penicilina (C16H18O4N2S) usando como biomasa Penicillium, glucosa (C6H12O6) como sustrato, y ácido fenilacético (C8H8O2) como precursor; la estequiometría de la síntesis global es: 1,67𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 2𝑁𝐻3 + 0,5𝑂2 + 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝐶8 𝐻8 𝑂2 → 𝐶16 𝐻18 𝑂4 𝑁2 𝑆 + 2𝐶𝑂2 + 9𝐻2 𝑂 a. Cuál es el máximo rendimiento teórico de penicilina a partir de glucosa? b. Cuando los resultados de un proceso de fermentación fueron analizados, se encontró que 24% de la glucosa fue usada para el crecimiento, 70% para actividades de mantenimiento celular y sólo 6% para la síntesis de penicilina. Calcule el rendimiento de penicilina a partir del sustrato a partir de esas condiciones. c. La fermentación descrita en el literal b, fue llevada a cabo en un fermentador de 100 litros. Inicialmente el tanque se llenó con un medio nutritivo que contenía 50 g/l de glucosa y 4 g/l de ácido fenilacético. Si la reacción se para cuando la glucosa es de 5,5 g/l, determine: c.1. Cuál es el sustrato límite si el amoniaco, oxígeno y ácido sulfúrico están en exceso? c.2. La masa total de glucosa usada para el crecimiento. c.3. La cantidad de penicilina producida. c.4. La concentración final del ácido fenilacético.