UNIMEP – FEAU Disciplina: ENGENHARIA BIOQUÍMICA Prof. Dr. Marcus Bruno Soares Forte
ENGAL 2a LISTA DE EXERCÍCIOS (2S2013) 1. Um micro-organismo cresce num meio de cultura transformando o substrato S em um produto P, com 30% de rendimento. Nestas condições calcule:
a. A massa total do micro-organismo e do produto no final da fermentação. b. O tempo total de fermentação caso o crescimento seja somente em fase exponencial. c. O tempo total de fermentação caso o crescimento siga a cinética de Monod (Dica: Use a equação 6.8 da Apostila, ver o desenvolvimento a partir da eq. 6.4). X0 = 1 g/L S0 = 100 g/L KS = 5 g/L
µmax =
0,8 h P0 = 0,7 g/L YX/S = 0,5
-1
Considere que a produção é diretamente relacionada com a velocidade de crescimento do microorganismo.
2. Dois micro-organismos crescem em simbiose num meio de cultura. O micro-organismo 1 transforma o substrato inicial S em um produto P, com 50% de rendimento. O microorganismo 2 não consome S mas consome P (considerar uma concentração final de 0,1 g/L). Nestas condições calcule: a. A massa total de cada micro-organismo no final da fermentação. b. O tempo total de fermentação c. Compare o tempo de fermentação em (b) com o tempo obtido caso os microorganismos cresçam hipoteticamente só em fase exponencial. X01 = X02 = 1 g/L S0 = 100 g/L YX1/S1 = 0,5 YX2/S2 = 0,3
µmax1 =
-1
0,8 h -1 µmax2 = 0,1 h KS1 = 5 g/L KS2 = 30 g/L
Considerações: • os micro-organismos seguem a Lei de Monod • a produção de P é diretamente relacionada com a velocidade de crescimento do microorganismo 1.
1
3. Digestão anaeróbica é a degradação de material do complexo orgânico para produtos gasosos, CO2 e CH4. Embora o processo completo envolva complexas interações microbianas, a maior parte do metano formado em uma digestão anaeróbica é produzida a partir do acetato, utilizando micro-organismos metanogênicos. Yang e Okos estudaram a cinética em cultura batelada de metanogênesis do acetato por Methanococcus mazei e Methanosarcina barkeri . Foi observado uma significativa inibição pelo substrato para os dois crescimentos em acetato. As constantes estimadas de crescimento para os dois microorganismos metanogênicos são apresentadas a seguir: Linhagem M. mazei S6 M. barkeri MS
-
µ max (h ) 0,029 0,63
KS (g acetato/L) 1,0 1,0
Ki (g acetato/L) 48,7 0,46
Usando estes dados, calcule para cada micro-organismo a ótima concentração de acetato e a máxima velocidade específica de crescimento (Dica: Aplique o modelo de crescimento inibido pelo substrato, eq. 5.41).
4. A tabela a seguir apresenta as velocidades específicas de crescimento da M. barkeri medidas para diferentes concentrações de acetato. Use os dados para calcular K S (g acetato/L), K i (g acetato/L) e µ max (Dica: Aplique o modelo de crescimento inibido pelo substrato, eq. 5.41).
Acetato (g/L) Vel. Esp. Crescimento (h-1)
0,20 0,005
0,6 0,010
1,6 0,017
2,9 0,019
6,0 0,0176
7,1 0,0156
2
