Universidade de São Paulo

Escola de Engenharia de Lorena

Programa de Pós-Graduação em

Biotecnologia Industrial

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Engenharia Bioquímica I

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“Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto - Parte 4:

Exercícios”

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Prof. Júlio César dos Santos

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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1) A equação química para respiração da glicose é :

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 🡪 6 H₂O + 6 CO₂

Candida utilis converte glicose em água e CO₂ durante o crescimento. A composição da célula é CH_1,84O_0,55N_0,2, devendo-se somar 5% de cinzas.

Y x/s = 0,5 g/g. Amônia é usada como fonte de nitrogênio.

1. Qual a demanda de oxigênio calculada com e sem considerar o crescimento celular?
2. Candida utilis é capaz de crescer usando etanol como substrato. Em base mássica, qual o máximo valor de Yx/s possível usando-se etanol como substrato? Compare com o valor correspondente ao uso de glicose como substrato.

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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Resolução (dicas):

1. Qual a demanda de oxigênio calculada com e sem considerar o crescimento celular?

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-sem considerar o crescimento celular:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 🡪 6 H₂O + 6 CO₂

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Demanda corresponde ao coeficiente “a”, ou seja, o coeficiente do O₂:

6 mols O₂/mol de glicose

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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Resolução (dicas):

1. Qual a demanda de oxigênio calculada com e sem considerar o crescimento celular?

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-considerando-se o crescimento celular:

-determinar o valor do coeficiente “c”:

Y x/s = c · (MM célula) / MM substrato

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-Lembre-se de calcular MMcélula e considerar que isto corresponde a 95% da MM total (5% são cinzas). Assim, MMcélula=26,78 g/mol

-Usar a fórmula acima e determinar “c”: c=3,36

-usando a fórmula w.γ_S-4.a=c.γ_B, calcula-se “a”: a=2,52

Assim, a demanda de O₂ é 2,52 mols O₂/mol de glicose

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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Resolução (dicas):

b) Candida utilis é capaz de crescer usando etanol como substrato. Em base mássica, qual o máximo valor de Yx/s possível usando-se etanol como substrato? Compare com o valor correspondente ao uso de glicose como substrato.

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c_máx = (w· γ_S ) / γ_B

Yx/s_máx = c_máx · (MM células) / (MM substrato)

-calcular para glicose. Resposta final: Yx/s=0,86 g/g

-calcular para etanol. Resposta final: Yx/s=1,69 g/g

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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2) Um micro-organismo empregado na produção de proteína microbiana é o

Methylophilus methylotrophus. Este organismo é produzido aerobicamente a partir do metanol e utilizando amônia como fonte de nitrogênio. A fórmula molecular para biomassa é CH_1,68O_0,36N_0,22 e estas células contém 6% de cinzas. Qual é o máximo valor possível para Yx/s? Se o Yx/s a partir do metanol for 42% do máximo termodinâmico, qual a demanda de oxigênio ?

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Estequiometria do crescimento microbiano e da formação de produto

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Resposta:

Qual é o máximo valor possível para Yx/s?

Yx/s=1,04 g/g.

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Se o Yx/s a partir do metanol for 42% do máximo termodinâmico, qual a demanda de oxigênio ?

Se Yx/s=0,42 x 1,04 = 0,437 g/g, determina-se “c”:

Y x/s = c · (MM célula) / MM substrato

c=0,586

Aí determina-se “a”, como feito no exercício anterior:

Demanda de oxigênio: 0,87 mols O₂/mol de metanol

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