CINÉTICA DE
MONOD EN
SISTEMAS
PARTICULARES
Inhibición del crecimiento por
el sustrato
a
Ki es menor cuando el efecto inhibidor
del sustrato es alto
Cuando se utilizan sustratos con alto efecto inhibidor como
etanol, ácidos orgánicos, etc. Es necesario realizar procesos
particulares como el cultivo “feed batch”.
El efecto inhibidor es importante en procesos de de
descontaminación microbiológica como en:
Degradación bacteriana de hidrocarburos que
contaminan aguas y suelos.
Destrucción de sustancias tóxicas presentes en zonas
contaminadas.
Tratamientos de aguas de granjas piscícolas, reducción del
contenido de amoniaco y nitrito.
Inhibición del crecimiento por
productos del metabolismo
La división celular es acompañada
de la síntesis de metabolitos que son
excretados y acumulados en el
medio de cultivo.
Algunos de estos metabolitos que se
acumulan en el medio pueden tener
un efecto inhibidor y reducir la tasa
de crecimiento, éste es el caso del
etanol, los ácidos orgánicos, los
antibióticos, etc.
Según el caso de inhibición la
función puede ser:
Lineal
Exponencial
Hiperbólica
El caso de las fermentaciones
lácticas y alcohólicas, son dos
casos típicos de inhibición por los
productos formados (ácido
láctico y etanol). En éstos casos
se da un tipo de inhibición
hiperbólica.
“P” es la concentración del
producto responsable de la
inhibición (g/L) y K
’
i
es la
constante de inhibición asociada
al producto.
Transferencia de masa limitante
La transferencia de materia puede construir un factor
limitante para el crecimiento y desarrollo de un
microorganismo, principalmente cuando las condiciones
de mezcla en el fermentador son poco eficaces (alta
viscosidad, fermentadores grandes, etc). En condiciones
de transferencia ineficiente la velocidad específica de
crecimiento depende de:
relacionado con la transferencia del sustrato a la célula.
relacionado con el metabolismo del sustrato en la
célula.
… la ecuación general de transferencia de
masa está dada por:
… la velocidad de consumo de sustrato r
s
es
función del flujo de transferencia de masa J
s
y la superficie de transferencia entre las
células y el medio A
c
La tasa de crecimiento puede representarse
también por:
Reemplazando la velocidad de consumo de
sustrato en la ecuación:
… valor de u
t
:
La tasa de crecimiento puede representarse
también por:
En la ecuación de Monod:
La tasa de crecimiento puede representarse también
por:
Si S
c
es un valor mucho menor que S.
Entonces:
INFLUENCIA DE LA
TEMPERATURA Y pH sobre el
medio de crecimiento
El crecimiento microbiano, al igual que las reacciones
enzimáticas, se bloquean a bajas temperaturas y se
aceleran por el aumento de éste parámetro, a
temperaturas altas se perturba dicho crecimiento por
la alteración de ciertos componentes como enzimas y
ácidos nucleicos o de estructuras celulares como la
membrana citoplasmática.
La tasa de crecimiento es óptima en un rango
estrecho de temperatura, según ésta se distinguen tres
categorías de microorganismos:
La temperatura en el medio de crecimiento
Sicrófilos: Tienen un crecimiento óptimo a
temperaturas cercanas a los 5°C; por encima
de los 25° C no se desarrollan.
Mesófilos: Tienen un crecimiento óptimo a
temperaturas próximas a los 30°C; por encima
de los 45°C y por debajo de los 15°C, no se
desarrollan.
Termófilos: Se desarrollan favorablemente a
temperaturas cercanas a los 55°C; por debajo
de 37°C y por encima de 65°C no se
desarrollan.
La temperatura en el medio de
crecimiento
Algunos valores:
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