Problemas II

Año 2006
PROBLEMAS II
ESTEQUIOMETRÍA DEL CRECIMIENTO MICROBIANO
Y RENDIMIENTOS MÁXIMOS TEÓRICOS
1) a) Cuál es el rendimiento máximo de biomasa y la eficiencia energética máxima del
crecimiento para un microorganismo de composición standard que crece en amoníaco y las
siguientes fuentes carbonadas: fórmico, glucosa, etanol y metano. Plantee en cada caso la
ecuación estequiométrica (x = 4,2).
b) Tomando como base los resultados del punto anterior, plantee la ecuación de crecimiento
con glucosa o etanol considerando un rendimiento real del 60% del teórico máximo
calculado.
El proceso es aeróbico. Cuánto calor se libera por cada C-mol de biomasa formada.
2) Calcule la eficiencia energética del crecimiento tomando como base los valores de las
entalpías de combustión de la tabla para los siguientes ejemplos:
(Considere Yp/s = 0 y crecimiento en amoníaco)
Sustrato
fórmico
acético
metanol
glucosa
glicerol
glutámico
yx/s
(C-mol X / C-mol S)
0,28
0,42
0,52
0,58
0,70
0.50
Entalpías de combustión: Calor producido en la oxidación de un mol de compuesto en
condiciones standard (1 atm., 298°K, pH 7, molaridad 1)
Compuesto

ácido fórmico CH2O2
ácido acético C2H4O2
metanol CH4O
glucosa C6H12O6
glicerol C3H13O3
glutámico* C5H9NO4
biomasa* CH1.8O0.5N0.2
2
4
6
4
4.67
3.6
4.2
H
(KJoule/mol)
255
876
728
2807
1663
2173
483
(*) oxidación a CO2 y NH3
3) Se sabe que para Micrococcus denitrificans (x = 4,2) la eficiencia energética del
crecimiento es de 0,56 para un determinado medio y condiciones de cultivo, y que por cada
1,639 C-moles de sustrato consume 1 mol de O2. Calcule:
a. El grado de reducción del sustrato limitante si no existe formación de producto.
b. El porcentaje del Yx/s respecto del máximo teórico.
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4) Plantee la ecuación de crecimiento para un microorganismo de composición CH1,8O0,5N0,2
que crece aeróbicamente en presencia de NH3 y ácido málico (C4H4O4) como sustrato
limitante.
Considere que la eficiencia energética del crecimiento es el 57% del máximo teórico y que
no se forma producto.
5) Se sabe que para Candida utilis la eficiencia energética del crecimiento es de 0,63
creciendo en un medio de cultivo con glucosa como sustrato limitante.
a. Cuántos C-moles de sustrato se consumen por mol de O2?
b. Cuánto vale el cociente respiratorio?
Considere que no hay formación de producto.
6) Es bien conocida la capacidad de Saccharomyces cereviciae para transformar azucares
en etanol en procesos anaerobios. Típicamente de obtienen rendimientos de 0,12 C-mol
biomasa por cada C-mol de glucosa consumida. Calcular el rendimiento para el etanol.
¿Que porcentaje representa este valor con respecto al rendimiento máximo teórico para
etanol?
7) Se lleva a cabo un estudio sobre la aptitud de diferentes fuentes de carbono y energía
para el crecimiento de un microorganismo de composición standard. En uno de los
experimentos se ensayaron en frascos agitados ácido oxálico y glucosa. La concentración
de las mismas en el medio de cultivo fue de 5 g/l y se utilizó (NH4)2SO4 como fuente
nitrogenada. Los frascos se rotularon A y B correspondiéndole una letra a cada sustancia
ensayada. Al final del experimento se determinó la concentración de biomasa seca, siendo
ésta de 2,65 g/l en los frascos A y de 0,595 g/l en los frascos B.
El inóculo había sido de 0,2 g/l y el sustrato se consumió totalmente en ambos frascos sin
poderse detectar productos en los sobrenadantes de los cultivos.
a. Qué sustancia se corresponde con el frasco A y cuál con el B.
b. Cuál fue el consumo total de O2 en ambos frascos.
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