ejercicioBACIBR

1. Se usa Zymomonas mobilis para convertir glucosa a etanol en un biorreactor agitado continuo en
cultivo quimiostato en un fermentador de 60 m3. El rendimiento de biomasa de sustrato es 0.06 g g-1;
YPX es 7.7 g g-1. El coeficiente de mantenimiento es 2.2 g g-1 h-1; la velocidad especifica de formación
de producto debido al mantenimiento es 1.1 h-1. El crecimiento máximo específico de Z. mobilis es
aproximadamente 0.3 h-1. La alimentación contiene 12 gl-1 de glucosa; KS para el organismo es 0.2 g
l-1.
a)
b)
c)
2.
𝑞𝑞𝑝𝑝 = 𝑌𝑌𝑃𝑃𝑃𝑃 𝜇𝜇 + 𝑚𝑚𝑃𝑃
¿Qué flujo es requerido para una concentración de estado estacionario de 1.5 g l-1?
En el flujo de a), ¿cuál es la densidad de la célula?
En el flujo de a), ¿cuál es la concentración de etanol se produce?
Se opera un fermentador de 5 m3 de forma continua usando una concentración de sustrato de
alimentación de 20 kg m-3. El microorganismo cultivado en el reactor tiene las siguientes
características: µmax=0.45 h-1; KS=0.8 kg m-3; YXS=0.55 kg kg-1.
a) ¿Cuál es el flujo de alimentación requerido para alcanzar 90% de conversión de sustrato?
b) ¿Cómo la productividad de biomasa a una conversión de 90% de sustrato se compara con el
máximo posible?
3. La cinética de Monod está considerada para un biorreactor agitado continuo con un organismo en
crecimiento con una concentración inicial de sustrato de 50 gl-1 y los parámetros cinéticos de KS=2 gl1yµ
-1
max=0.5 h . ¿Cuál será la dilución máxima en estado estacionario con un rendimiento de
biomasa en el sustrato de 100%?
𝐾𝐾𝑆𝑆
𝐷𝐷𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝜇𝜇𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 �1 − �
�
𝐾𝐾𝑆𝑆 + 𝑆𝑆0
4. Para el diseño de un BAC con inhibición, considere los siguientes datos :
Concentración inicial de sustrato, S0=10 g l-1
Concentración de alimentación de célula para el medio estéril, X0=0
La constante de velocidad, KS=1 gl-1
La constante inhibitoria, Ki=0.01 g l-1
La concentración de inhibidor, [I]= 0.05 g l-1
La µmax=0.5 h-1 y el rendimiento de biomasa sobre el sustrato YX|S= 0.1 g células/g sustrato
𝜇𝜇𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆𝑆𝑆
𝑟𝑟𝑋𝑋 =
𝑖𝑖
𝐾𝐾𝑆𝑆 + 𝑆𝑆 + 𝐾𝐾𝑆𝑆
𝐾𝐾𝑖𝑖
𝜇𝜇𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑆𝑆
𝐷𝐷 = 𝜇𝜇 =
𝑖𝑖
𝐾𝐾𝑆𝑆 + 𝑆𝑆 + 𝐾𝐾𝑆𝑆
𝐾𝐾𝑖𝑖
𝑋𝑋 = 𝑌𝑌𝑋𝑋|𝑆𝑆 (𝑆𝑆0 − 𝑆𝑆)
𝑖𝑖
𝐷𝐷𝐾𝐾𝑆𝑆 + 𝐷𝐷𝐾𝐾𝑆𝑆 � �
𝐾𝐾𝑖𝑖
𝑆𝑆 =
𝜇𝜇𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 − 𝐷𝐷
Genere un vector para factores de dilución de 0.05 a 0.45 y pruebe las concentraciones de inhibidor
0 y 0.05.