Cálculos Cinéticos Básicos de cultivos microbianos en reatores Batch.

Pablo Angulo, Alejandro Gonzalez, Bayardo Bojorgue y Julio Bravo

Abstract.Cinetica microbianaReactores batchimportancia decrecimiento bacteriano.Resultados generales de crecimiento bacteriano.

Key word.palabras claves

ResumenCinetica microbianaReactores batchimportancia decrecimiento bacteriano.Resultados generales de crecimiento bacteriano.

Los calculos cineticos basicos realizados en este reactor en batch con sustrato nitrogenados y glucosos permitieron definir el crecmiento microbiano, la velocidad de crecimiento el consumo de sustrato, la velocidad maxima de crecimiento µmax (0.31 h-1) ,la constante de saturacion Ks (1.67 kg/m3 de glucosa),la constante de mantenimiento ms (0.03 kg de glucosa /kg de celular h), el rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato carbonada 1/Y’ x/S ( 0.52 kg de celulas /kg de glucosa) y el rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato nitrogenado 1/Y’ x/N ( 7.74 kg de celulas /kg de Nitrogeno) respectivamente.

Introducción

Cinetica microbianaReactores batchimportancia de estos en el tratamiento de aguas , crecimiento bacteriano.Resultados generales de crecimiento bacteriano.

Materiales y Métodos

Hablar de los datos de donde vienen y q representan ylos procesos generales que se sigueron para llegar a los datos de crecimiento bacteriano.

Resultados y Discusión

El comportamieto de los sustratos tanto glucosa como nitrogenado y la concentracion celular respecto al tiempo se pueden apreciar en la grafica de Comportamiento de los sustratos (S),(N) y crecimiento celular (Xv) , podemos apreciar en esta grafica que existen dos intersecciones , la primera que se da a las 10 horas entre el sustrato nitrogenado y la segunda entre las 15 y 16 horas con el sustrato glucoso.

Para el sustrato glucoso (S) al cabo de 19 horas se produce una reduccion del mismo a una razon de 0 kg/m3 y deteniendo el proceso de produccion celular en 18.3 kg/m3 , de igual manera para el sustrato nitrogenado (N), al cabo de 20 horas este llega a los 1.48 kg/m3 respectivamente.

Para el calculo de los parametros cineticos relevantes se procede con la obtencion del crecimiento microbiano (rx),se grafico Xv (Concentracion celular) versus el tiempo (T) y se determino cada pendiente de la curva en cada variacion de Xv respecto a T (Grafica de Concentración celular (Xv) vr Tiempo (h)), y se determina cada rx respectivo, siendo el valor promedio en general del crecimiento microbiano igual a 0.999 kg/m3h,este inicia con un valor de 0.04 kg/m3h finaliza con 0.200 kg/m3h,(), luego se determino la velocidad de crecimiento microbiana (µ) para cada rx, dando en promedio un µ de 0.283 h-1,

siendo una velocidad inicial de 0.299 h-1 y finaliza con un valor de 0.117 h-1, graficando los valores correspondiente para cada 1/µ y 1/S se determino los valores de µmax (0.31 h-1) el cual corresponde a la velocidad especifica maxima y Ks (1.67 kg/m3 de glucosa) que indica la constante de saturacion, estos valores se pueden obtener directamente de la grafica de Lineweaver-Burk (Gráfica de 1/µ vr. 1/S ).

Tabla de cálculos realizados

Posteriormente se calculo los valores de la contante de mantenimiento ms y el rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato carbonada (1/Y’ x/S) , se calculo las pendiente para cada uno de los valores (dS/dt) (Gráfica de S(kg/m3) vrs Tiempo (h) Glucosa como sustrato) para determinar rs (mantenimiento celular o de funciones vitables), el rs inicial es de 0.085 kg/m3h y finaliza con rs de 4.8 kg/m3h ,se obtubo un valor de ms igual a 0.03 kg de glucosa /kg de celula h, lo cual significa el coeficiente mantenimiento y este puede ser incrementado con la temperatura y la presion osmotica del medio de cultivo (Crecimiento microbiano, capitulo 5, pag.51), entre menor sea este valor mejor sera la produccion de biomasa; el rendimiento de biomasa para sustrato carbonado (1/Y’ x/S) es de 0.52 kg de celulas /kg de glucosa que representa el rendimiento promedio para todo el proceso. (Gráfica de rs/Xv vr. rx/Xv Glucosa como sustrato).

Finalmente el rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato nitrogenada (1/Y’ x/N) , se calculo las pendiente para cada uno de los valores (dN/dt) (Gráfica de N(kg/m3) vrs Tiempo (h)), el valor del rendimiento de biomasa obtenido 1/Y’ x/N es de 7.74 kg de celulas /kg de Nitrogeno que representa el rendimiento promedio para todo el proceso. (Gráfica de rN(kg de N/m3 h) vr. rx(kg de cel./m3 h).

Conclusiones

La concentracion celular del reactor batch va en incremento con respecto al tiempo hasta llegar a un estancamiento de 18.3 kg/m3 al cabo de 19 horas manteniendose constante hasta el final del proceso.

La concentracion del sustrato S (glucosa) es consumido de forma completa a las 19 horas, provocando una reduccion del crecimiento microbiano.

La concentracion del sustrato N (nitrogenado) a las 19 horas muestra una reduccion de su concentracion, provocando una reduccion del crecmiento a una razon de 0.2 h-1.

La velocidad maxima de crecimiento µmax es de 0.31 h-1 y la constante de saturacion Ks es de 1.67 kg/m3 de glucosa.

El coeficiente de mantenimiento ms es de 0.03 kg de glucosa /kg de celular h.

El rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato carbonado 1/Y’ x/S) es de 0.52 kg de celulas /kg de glucosa.

El rendimiento para biomasa en funcion de la fuente de sustrato nitrogenado 1/Y’ x/N) es de 7.74 kg de celulas /kg de Nitrogeno.

Referencias