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 a la pregunta
DATOS :
Mezcla de Xilosa y glucosa alimenta al fermentados .
Relación de flujo de alimentación que tiene l xilosa : glucosa= 9:1
t = 1h y 50 min = 1 h + 50 min* 1h/60 min= 1.8333 h
V = 20 L
T = 32ºC +273 = 305ºK
P= 1.02 atm
g glucosa (C6H12O6)/hora =?
% conversión = 100%
SOLUCION :
Para resolver el ejercicio se procede 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 :
3C5H10O5 → 5C2H6O + 5CO2
450 g 230 g 220 g
Xilosa etanol dióxido de carbono .
C6H12O6 → 2C2H6O + 2CO2
180 g 92 g 88g
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 * 305ºK)
m = 35.88 g CO2 .
35.88 g CO2 / 1 h 50 min( 1.8333 h) * 1h = 19.57 g CO2 /h
19.57 g CO2 * 180 g C6H12O6 /88 g CO2 = 40 .02 g C6H12O6 /h .