Un fermentador continuo es alimentado con una mezcla de glucosa y xilosa como substrato. El microorganismos S. stipitis consume ambos azúcares. Debido a que el fermentador no tiene buenos instrumentos de medida para determinar cuántos azúcares se están consumiendo, el operador ha realizado algunas medidas simples. Ellos determinaron que en 1 h 50 min, un tanque de gas de 20 L se llena completamente con el CO2 producido por la reacción (a 32°C y 1,02 atm). El flujo de alimentación indica que el flujo de alimentación tiene una relación xilosa:glucosa de 9:1. Determine cuanta azúcar es transformada en alcohol y CO2 por hora. Asumir una conversión de 100%.
3C5H10O5 -------- 5C2H6O + 5CO2
Xilosa ------------ glucosa + dióxido de carbono
C6H12O6----------2C2H6O + 2CO2
Glucosa -------etanol + dióxido de carbono
Respuestas
DATOS :
mezcla de xilosa y glucosa alimenta al fermentador .
relación de flujo de alimentación que tiene la xilosa: glucosa= 9:1
t = 1h y 50 minutos = 1h + 50min*1h/60 min = 1.83333h
V= 20 L CO2
T= 32ºC +273 = 305º K
P = 1.02 atm
g glucosa ( C6H12O6) /hora =?
% conversión = 100%
SOLUCION :
Para resolver el ejercicio se procede a calcular primero los gramos de CO2 por hora y luego se pueden calcular los gramos de glucosa C6H12O6 solicitados con un porcentaje de conversión de 100% ( indica que lo que reacciona es igual al que alimenta al fermentador ) de la siguiente manera :
3 C5H10O5 → 5C2H6O + 5CO2
450 g 230 g 220 g
Xilosa etanol dióxido de carbono.
C6H12O6 → 2C2H6O + 2CO2
180 g 92 g 88 g
glucosa etanol dióxido de carbono
P*V = n*R*T
P*V = m*R*T/Pm
m = P*V *Pm / R*T
m =( 1.02 atm *20 L * 44 g/mol )/ (0.082 L*atm/ºK*mol* 305 º k)
m = 35.88 g CO2
35.88 g CO2 / 1h 50min( 1.83333h) * 1h= 19.57 g CO2 /h
19.57 gCO2* 180 g C6H12O6 / 88 gCO2 = 40.02 g C6H12O6/h.