PROBLEMASCINETICA MICROBIANA (Cultivos por Lote )

1) Se realiza un cultivo por lote de Pseudomonas sp. y se observan los siguientes resultados experimentales en función del tiempo:

Tiempo(h)

Biomasa(g/L) Sustrato (g/L)

Tiempo(h)

Biomasa(g/L)

Sustrato (g/L)

0 0.1 40 10 1.87 36.21 0.13 39.9 11 2.5 34.82 0.18 39.8 12 3.35 32.93 0.24 39.7 13 4.49 30.54 0.32 39.5 14 6 27.25 0.43 39.3 15 8 22.86 0.58 39 16 10.7 17.17 0.78 38.5 17 14.1 9.68 1.04 38 18 17.9 1.19 1.4 37.2

a) Grafique la cinética de la fermentaciónb) Calcule la velocidad específica de crecimiento (µmax).c) Calcule el rendimiento global (Yx/s).

R: µmax=0.29 h-1; Yx/s= 0.46 g/g.

2) Se crece un microorganismo en un fermentador de tanque agitado de 2 litros de volumen de operación a una temperatura de 28 ºC. A las 10 horas de cultivo se agota la fuente de C y Energía. Cuál deberá ser la concentración inicial de sustrato limitante?Datos:tlag= 0 horas Yx/s=0.48 g sust/g biom max=0.30 h-1 Xo=0.2g/L

3) Cultivando un microorganismo aerobio estricto en un cultivo por lote, se obtuvieron los datos que se muestran en la tabla a continuación para las primeras cinco horas del proceso:

Tiempo X (h) (g/l)1 0.2572 0.3923 0.4244 0.5445 0.698

Se empleó un medio de cultivo sintético con la fuente de C como sustrato limitante a una concentración inicial de 14.8 g/L. La concentración inicial de biomasa fue de 0.23 g/L.Calcular:a) max y tg

b) Hubo fase lag? Si la hubo, cuál fue su duración?c) Si el rendimiento celular fue de 0.45 g biomasa / g sustrato, cuál fue la concentración celular máxima alcanzada y en

qué momento se obtuvo?

R: max=0.25 h-1; tg = 2.77 h; to=0.55 ; , Xf=6.9; tnec=14.15 h.

4) Una bacteria se cultiva en un fermentador batch en un medio. con glicerol y NH 3 como fuentes de Carbono y Energía y de nitrógeno respectivamente El rendimiento celular es 0.50 g biomasa / g glicerol y el max = 0.32 h-1.a) Calcule la concentración máxima de biomasa y el tiempo de cultivo en que se alcanza dicha biomasa.b) Cuál es en ese instante la demanda de O2 del cultivo si el rendimiento Yx/o es de 0.89 g biomasa/g O2?Datos:So = 8 g/L Yx/o = 0.89 g biomasa / g O2 t lag = 1.5 horas Xo = 0.3 g/L

R: : Xf=4.3 g/L, t=9.8h, rO2= 1.55 gO2/L.h

5) Se desea cultivar un microorganismo aeróbico estricto en matraces Erlenmeyer agitados utilizando un medio de cultivo a base de suero de leche en el cual la concentración de lactosa es de 4% (P/V). El k La que se logra en los matraces Erlenmeyer empleados es de 100 h-1. Experiencias en tanques agitados mecánicamente dieron los siguientes resultados:

t (h) x (g/l) lactosa (g/l)0 1,0 40,02 1,1 40,04 1,4 39,26 2,8 36,08 5,6 29,710 11,2 17,312 19,1 0,114 19,1 0,0

El consumo total de O2 fue de 20 g/l. El Cc para este microorganismo es de 1 mg/l y en las condiciones de cultivo C* = 7,5 mg O2/l.Determine si se el oxígeno se convirtió en el sustrato limitante y si ese fuera el caso a qué hora.

6.- Los datos mostrados en la Tabla a continuación fueron obtenidos cuando una cepa de Aspergillus niger fue cultivada en un medio con sacarosa como la fuente de carbono y energía suplementado con sales minerales y controlando la concentración de Fe. El propósito era obtener la cinética para la producción de ácido cítrico con esta cepa.

A partir de los datos proporcionados,

a).- estime la velocidad específica de crecimiento máximab).- calcule el rendimiento Yx/sc).- calcule el rendimiento de producto sobre sustrato consumido, Yp/sd).- diga a qué tipo de fermentación pertenece de acuerdo a la relación entre crecimiento y formación de producto. Fundamente su respuesta.e).- diga en base a los datos mostrados, cual fue la más probable causa por la cual se detuvo el crecimiento. Fundamente su respuesta. f).- Asumiendo que se resuelve el problema que hizo que se detuviera el crecimiento, Calcule la cantidad de sustrato necesario para producir 10 g/l de biomasa usando el mismo inóculo.g).- qué cantidad de ácido cítrico esperaría que se produjera cuando se usara la cantidad de azúcar calculada en f).

tiempo, Peso seco, acido cítrico sacarosa, pH h g/l g/ l g/ l

0 0.1 0 10 6 12 0.25 0.4 9 5.6

24 0.4 0.9 8 536 0.7 1.35 7 4.648 1 2.1 6 460 1.1 2.9 4 3.172 1.2 3.6 2 384 1.3 3.9 1 2.996 1.3 4 1 2.9

108 1.3 4 1 2.9120 1.3 4 1 3