UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

BIOPROCESOSPRIMER EXAMEN PARCIAL I­2010

Si a Caracas de debo la vida a Mompox le debo la gloriaSimón Bolívar

Nombre:__________________________________________

Código:______________________

1. Un   biorreactor   discontinuo   de   una   cervecería   de   10m3 

utiliza la levadura Candida utilis  con una composición másica porcentual de: 43,07% de C, 6,72% de H, 32,16% de O, 10,05% de N y 8% de cenizas. El medio de fermentación contiene   glucosa,   (NH4)2SO4  y   sales.   La   concentración inicial de glucosa (So) es 90g/L y biomasa (Xo) 2g/L. Al cabo de 10 horas se ha consumido toda la glucosa, se consumieron 0,728moles de O2, se produjeron 1,09moles de CO2 y la biomasa alcanzó una concentración de 34,80g/L.

➔ (6ptos)   Determinar   la   fórmula   empírica   para   la biomasa (sin cenizas) y su masa molecular promedio con y sin cenizas.

➔ (14   ptos)   Se   desea   averiguar   si,   además   de   la biomasa, se formó algún producto. ¿Cuál producto?.

➔ (6ptos)   Determinar   el   rendimiento   Yxs,   Yps,   Ypx, YO2S,   la   productividad   de   biomasa   (Qx)   y   producto (Qp).

➔ (6ptos) Determinar la cantidad mínima necesaria (g/L) de (NH4)2SO4 que se requieren para la fermentación.

2. Una   ingeniera   bioquímica   ha   determinado   en   su laboratorio la óptima productividad de penicilina en un cultivo aerobio. Sin embargo, ella no ha podido realizar el diseño del fermentador por falta de la información cinética del consumo de oxígeno. Entonces, propone un analizador de oxígeno de tal manera que se pueda medir la velocidad de consumo de oxígeno (OUR;[ML­3T­1]). Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla.

OUR = qO2*X

Tabla 1. Datos de OUR y biomasa

• (10ptos) Realizar la curva de crecimiento (lnX vs t), identificar cada una de las fases y utilizar el promedio de la velocidad específica de crecimiento en la fase de crecimiento para estimar el tiempo de duplicación (td).

• (8ptos) Determinar Yxo2 (teórico) y mso2.• (10ptos) Calcular el promedio de Y'xo2 (experimental) en 

la zona de crecimiento compararlo con el Yxo2 (teórico) y estimar   el   porcentaje   de   consumo   de   oxígeno   que   se utiliza para formar la biomasa.

Nota:   el   estudiante   tiene   que   explicar   claramente   y detalladamente   cada   uno   de   los   pasos   realizados   en   la solución   del   examen;   se   permite   el   uso   de   calculadoras, apuntes y libros.

Información adicional: fórmulas de diferenciación para datos equiespaciadosPunto inicial         puntos intermedios      punto final∂ yo∂ x

=−3yo4y1− y2

2h    

∂ y i∂ x

=y i1− y i−1

2h   

∂ yn∂ x

=3yn−4yn−1 y n−2

2h

0 0,011 0,61 0,008 0,632 0,084 0,633 0,153 0,764 0,198 1,065 0,273 1,566 0,393 2,237 0,493 2,858 0,642 4,159 0,915 5,3710 1,031 7,5911 1,12 9,412 1,37 11,413 1,58 12,2214 1,26 1315 1,58 13,3716 1,26 14,4717 1,12 15,3718 1,2 16,1219 0,99 16,1820 0,86 16,6721 0,9 17,01

Time (h) OUR(g/Lh) X(g/L)