Ejercicios cinética de crecimiento. 1. Se realizó un cultivo de levaduras en un biorreactor. Los resultados obtenidos en esta experiencia pueden verse en la siguiente tabla: tiempo (h) biomasa (g/l) glucosa en el medio (g/l) etanol (g/l) 0 3.4 42.39 0.51 1 4.04 33.72 1.9 2 5.76 22.21 3.6 3 7.05 8.91 8.88 4 10.44 1.01 9.4 Calcular los siguientes parámetros:, tiempo de duplicación (td), Yx/s, q s y q p Respuesta: h. = 0.28 h -1 ; td = 2.39 h; Yxs = 0.17; qs= 1.63 g/ gx h ; qp = 0.357 g etanol/ g X 2. Los datos presentados en la siguiente tabla corresponden a la curva de crecimiento de una cepa de E. coli. En base a los mismos determine los siguientes parámetros:, td (tiempo de duplicación), rendimiento de biomasa en función del producto, q s (tasa específica de consumo de sustrato) y explique: a-a que puede deberse que no se observa fase lag.? b-determine el q p del producto del metabolismo celular (en este caso ácido acético) tiempo (hs) biomasa (g/l) glucosa (g/l) glucosa consumida (g/l) ac. acético (g/l) 0 0.15 15 0 0.2 1 0.21 14.67 0.33 0.25 2 0.3 14.53 0.47 0.23 3 0.42 14.34 0.66 0.31 4 0.58 14.08 0.92 0.32 5 0.82 13.7 1.3 0.35 6 1.15 13.18 1.82 0.28 7 1.62 12.44 2.56 0.45 8 2.28 11.4 3.6 0.42 9 3.2 9.94 5.06 0.51
10 4.49 7.89 7.11 1.2 11 4.53 5.01 9.99 2.8 12 4.55 4.93 10.07 4.1 Respuesta: = 0.34 h -1 ; td = 2 h; Yxs = 0.44; qs= 0.77 g/ gx h ; Ypx = 0.90 g acético/ g X; qp= 0.306 g acético/ gx h. 3. Grafique (velocidad específica de crecimiento) en función del tiempo en un proceso en batch hasta muerte celular inclusive 4. Se crece un microorganismo en un tanque agitado de 2L de volumen útil a una temperatura de 28 C. A las 10 horas de cultivo se agota la fuente de carbono y energía. Cuál será la concentración inicial del sustrato limitante? Datos: Y x/s = 0,47 g biomasa/g sustrato µ max = 0,23 h -1 X 0 = 0,2 g/l 5. Se realiza un cultivo en batch de Pseudomona sp. en un medio que contiene glucosa como fuente de carbono y energía. Se obtuvieron los siguientes resultados experimentales: Tiempo (h) Biomasa Sustrato (g/l) Tiempo (h) Biomasa Sustrato (g/l) (g/l) (g/l) 0 0,10 40 10 1,87 36,2 1 0,13 39,9 11 2,50 34,8 2 0,18 39,8 12 3,35 32,9 3 0,24 39,7 13 4,49 30,5 4 0,32 39,5 14 6,00 27,2 5 0,43 39,3 15 8,00 22,8 6 0,58 39 16 10,7 17,1 7 0,78 38,5 17 14,1 9,6 8 1,04 38 18 17,9 1,1 9 1,40 37,2 a) Calcule la velocidad específica de crecimiento (µ max ). b) Calcule el rendimiento Y x/s
6. Cual de las siguientes afirmaciones acerca del Ks son verdaderas 1. Es una concentración 2. No varia con una cambio de ph 3. Un microorganismo tiene el mismo Ks para todos los sustratos 4. Tiene el mismo valor para todas las bacterias. 5. Se define como 0.5 de la concentración de substrato (g/l) 6. Es la concentración de substrato a la cual la velocidad específica de crecimiento es igual a la velocidad específica de crecimiento máxima dividido dos 7. Es la concentración de biomasa a la cual la velocidad específica de crecimiento es igual a la velocidad específica de crecimiento máxima dividido dos 7. Cual de los siguientes afirmaciones acerca de μ son verdaderas? 1. Es la velocidad volumétrica de crecimiento. 2. Es la velocidad específica de crecimiento 3. Depende de la velocidad específica máxima de crecimiento. 4. Depende solamente de la concentración de biomasa. 5. Depende solamente de la concentración de sustrato. 6. Depende solamente de la concentración de biomasa y otros parámetros como ph, T, etc. 7. Depende solamente de la concentración de sustrato y otros parámetros como ph, T, etc. 8. Depende solamente de la concentración de sustrato, biomasa y otros parámetros como ph, T, etc. 8. En términos del modelo de Monod, la velocidad específica de crecimiento durante la fase exponencial es igual a la velocidad máxima de crecimiento durante esta fase porque: a) La velocidad específica de crecimiento se incrementa exponencialmente b) La concentración de sustrato limitante es mucho menor que la constante de Monod c) La concentración de sustrato limitante es igual que la constante de Monod d) La concentración de sustrato limitante es mucho mayor que la constante de Monod. 9. Cuáles son las unidades del rendimiento de la biomasa en función del substrato (Yxs)? a). adimensional. d). kg sustrato/ m 3. g). kg sustrato / kg biomasa b). kg biomasa/ m 3. e). kg sustrato/ h. h). h -1. c). kg biomasa/ h. f). kg biomasa/ kg sustrato. i). g biomasa / litro. 10. Cuál de/las siguientes afirmaciones es/son ciertas para un reactor agitado operando en modo batch?
a). µ, la velocidad de crecimiento específico del microorganismo se puede controlar en un cultivo en batch. b). La concentración de substrato C no cambia durante el crecimiento. c). El volumen V del caldo aumenta durante el crecimiento. d). Todos los compuestos se añaden en t = 0. e). En casos sencillos, se supone que en el reactor el mezclado es ideal. 11. Un becario hizo un experimento en batch con la línea de Spodoptera frugiperda célula de insecto-21 obteniendo los siguientes resultados. Cuál es la máxima velocidad de crecimiento específico, μmax? Tiempo (h) Biomasa (g/l) Tiempo (h) Biomasa (g/l) 0 0.10000 80 1.48081 16 0.17175 96 2.50667 32 0.29487 112 3.63082 48 0.50591 128 3.63082 64 0.86684 144 3.63082 a). 0.034 h -1. d). 0.34 h -1. g). 3.4 h -1. b). 0.063 h -1. e). 0.63 h -1. h). 6.3 h -1. c). 0.093 h -1. f). 0.43 h -1. i). 4.3 h -1. 12. El siguiente gráfico fue realizado por un compañero de estudios. Desea determinar μ max en este gráfico que hizo, pero obtuvo valores extraños. Sabes por qué?. a) Creo que cometí un error en mis cálculos, porque la gráfica se ve bien. b) Mi compañero de estudios tiene que mirar de nuevo en la concentración de biomasa que mide. Creo que la biomasa final es demasiado elevada. c) Mi compañero de estudios tiene que mirar de nuevo en la concentración de biomasa que mide. Creo que la biomasa final es demasiado baja. d) Mi compañero de estudios debe buscar en la escala de tiempo. Una fermentación no puede tomar tanto tiempo. e) Mi compañero de estudios debe buscar en la escala de tiempo. Un proceso de fermentación toma mucho más tiempo.
13. En un cultivo típico de batch, hay una gran cantidad de substrato en el principio. Las células crecen de manera exponencial, y de repente el sustrato se agota y se detiene el crecimiento. Qué línea en el gráfico anterior representa la tasa de crecimiento específico para tal cultivo? a) azul. b) roja. c) violeta. d) amarilla. 14. Usted tiene un reactor discontinuo llena con 0,2 kg m -3 de levadura y 20 kg m -3 de azúcar como substrato. Cómo espera que sea el perfil de crecimiento de su cultivo?
a). Línea A b). Línea B c). Línea C d). Línea D e). Línea E f). Línea F