Problemario

Problema 1
Calcular la cantidad necesaria de glucosa para que al fermentar produzca 20 litros de anhídrido
carbónico (CO2) medidos en condiciones normales de presión y temperatura.
A) A 20 ºC tiene lugar la fermentación de un mosto que tiene, en total, 1 kg de glucosa.
Calcular el volumen de gas resultante suponiendo un rendimiento del 80% en la
fermentación.
A) La reacción de fermentación puede representarse mediante:
Si 44,8 litros de CO2 proceden de 180 gramos de glucosa, entonces 20 litros de CO2
procederán de X gramos de glucosa. Resolviendo la regla de 3 obtenemos que X=80,35
gramos de glucosa.
B) Si 180 gramos de glucosa dan 44,8 litros de CO2, entonces 1000 gramos de glucosa
darán Y litros de CO2. Resolviendo la regla de 3 tenemos que Y=248,88 litros de CO2
en condiciones normales.
Como el rendimiento de la fermentación es del 80%, tendremos que, en realidad, los
litros obtenidos son: Y’=248,88 x 0,8=199,104 litros.
Para saber el volumen que ocuparían esos litros a una temperatura de 20 ºC y presión
atmosférica normal, aplicamos la ecuación de los gases perfectos:
Condiciones Iniciales.- Presión = 1 Atmósfera; Temperatura =
273 ºK
Condiciones finales.- Presión = 1 Atmósfera; Temperatura = 293 ºK
Problema 2
Para determinar la concentración de ácido acético en un vinagre, se obtienen 200 cm3 del
mismo, se añaden unas gotas de indicador de fenolftaleína y se titula esa solución con NaOH 1N.
El cambio de color se produce después de usar 80 cm3 de la sosa. ¿Cuál es la concentración del
ácido acético en el vinagre?
Problema 3
Un fermentador industrial, que tiene una capacidad de 3000 l, contiene un volumen inicial V 0 de
leche. Si se alimentan 20 l/min y simultáneamente se descargan 15 l/min, y sabemos que el
tiempo de llenado es de 500 minutos, calcular el volumen inicial de leche.
20l/min
V=3000l
V0=?
15l/min
El balance que nos permite interpretar lo que ocurre:
L1  L2 
t 500
3000
dV
 ( L1  L2 )dt  dV  ( L1  L2 ) 
dt   dV  ( L1  L2 )t  V
t 0
V0
dt
L= caudal másico
Calculando el volumen inicial con la ecuación obtenida:
Problema 4
Un tanque de almacenamiento de cerveza industrial tiene una capacidad de 70 m3. Al comenzar
un día de operación, hay 30 m3 de cerveza el tanque. Durante el día, el tanque recibió un
volmuen Ve y se le extrajeron 45 m3. Al final del día el volumen del tanque es de 40 m3. Calcular el
volumen que entró al tanque.
Ve=?
V0=30 m3
V=40 m3
45 m3
Aunque la solución se ve a simple vista, vamos a resolverlo aplicando balances de materia.
Tenemos tanto entrada, como salida y acumulación. Se aplica por tanto, el siguiente balance
de masa:
Entra – sale = acumula  L1  L2 
t t
v
dV
 ( L1  L2 )  dt   dV  V  V0  ( L1  L2 )t
t

o
v
o
dt
Problema 5
Calcule la concentración de biomasa inicial y la velocidad especifica de formación de
producto de un cultivo que tiene un concentración de producto al comienzo de la
ferementación de 0.17 g/L, una biomasa final de 4.78 g/L, un rendimiento del producto con
respecto a la formación de biomasa de 9.8 gp/gx y una concentración final de producto de
45.9 g/L. Finalmente se sabe que el microorganismo se duplica en 3 horas y 15 minutos.
Problema 6
Calcule la velocidad especifica de formación de
producto del cultivo de la curva del modelo
(figura 1). Leyendo únicamente los datos a t1
(tiempo en que inicia la tropofase) y t2=15 h.
Si el volumen del caldo de cultivo en ese
fermentador era de 155 litros, calcule la cantidad
de producto que se tiene en todo el fermentador a
las 20 horas de fermentación en el cultivo,
presentar el resultado en Kg.
Figura 1.
Problema 7
De acuerdo a los datos obtenidos en la tabla anterior de la fermentación de una levadura,
explica:
a) Como se obtuvo la columna de biomasa, ya que durante la fermentación solo se
determinó la biomasa de células.
b) Grafica el comportamiento del sustrato, producto y biomasa.
c) De acuerdo al gráfico, determina si el comportamiento del producto es un metabolito
primario o secundario, y etiqueta el grafico con cada una de las etapas de crecimiento de un
microorganismo.
d) Determina la velocidad especifica de crecimiento, de producto y de sustrato.
e) Determina los diferentes tipos de rendimientos que se pueden presentar en una
ferementación.
f) explica que representan los rendimientos.