celula

MONOD: MODELO DE
CRECIMIENTO MICROBIANO

Microbiología Industrial y Ambiental (MIA)
Escuela de Microbiología

BIOREACTORES

BIOREACTORES
Es un recipiente en donde se provee
de un medio controlado (nutrientes,
T, pH etc) para alcanzar el
crecimiento y/o la formación de
productos óptimos.

En algunos procesos el
Fermentador o biorreactor
puede ser una vasija o un
recipienteabierto.

Características de las reacciones biológicas
 Procesos generalmente lentos

 Dependientes de las condiciones ambientales
 Problemas de inhibición (P↑ o S ↑)
 Temperatura y presión moderadas
 Aporte de gas
 Mezcla homogénea

FUNCIONES DEL BIORREACTOR
Concentración de biomasa y productos altas.
Mantenimiento de condiciones del proceso
y estérilidad.

Garantizar ladistribución del sustrato y el
microorganismo.
Eliminación de calor.

Medio ambiente en el fermentador

 El medio biológico: El

microorganismo de interés.

 El medio químico: sustrato
(nutrientes medio y el O2),
antiespumante, ácido y base
(control pH)

 El medio físico: temperatura
(agitación), luz.

Planta Industrial con reactores hasta de 1000L con esterilización in situy agitación mecánica

CINÉTICA DE CRECIMIENTO
Seguimiento de las células en el tiempo

• Período de adaptación
FASE 1LAG

CRECIMIENTO
DIAUXICO

FASE 3
FASE 4
FASE 2
EXPONENCIAL

• La población celular se
duplica

FASE 2

FASE 1

FASE 3
ESTACIONARIA

FASE 4
DECLINACIÓN O
MUERTE

CRECIMIENTO DIAUXICO
En el medio de cultivo existe más de una fuente de carbono

• Nohay crecimiento neto

• La velocidad de desaparición
es mayor que la de aparición

El mejor modelo que representa el crecimiento de biomasa y el
consumo de sustrato es el de Monod.

Primero se analiza como es el crecimiento microbiano.

Durante las fases de crecimiento y desaceleración la
velocidad de crecimiento celular se describe mediante
la ecuación:

dX
 rx   neta X
dtEcuación1

rx: Velocidad volumétrica de producción de biomasa (Kg/m3 s) o (g/Lh)
: Velocidad específica de crecimiento (1/s) o (h-1)
X: Concentración de células viables (Kg/m3) o (g/L)
Integrando la ecuación (1), se obtiene una expresión para X en función del
tiempo .

ln X  ln X o  t

Ecuación2

Ejercicio 1
a. Determinar la biomasa producida durante
una fermentación conuna levadura,
después de 24 horas de cultivo, con un
inóculo de 0,025 g/L y la velocidad
especifica de crecimiento de 0,05h-1 .

b. Empleando el mismo tamaño de inoculo y la
misma velocidad especifica, determinar el
tiempo requerido para obtener el 40% de la
biomasa obtenida en el ejercicio anterior.

Las velocidades de crecimiento celular se expresan
generalmente en términos de tiempode duplicación,
el cual es el tiempo requerido para duplicar la
población. Se calcula mediante el reemplazo de
X=2Xo

td 

ln 2



Ecuación 3

ln X  ln X o  t

Ecuación2

La ecuación 2, también representa una línea Recta.
Donde la pendiente es µ, si esta se calcula con los dato
en la fase exponencial representara a µmax.

Ejercicio 2
6

5

X (g/L)

4

3

21

0
0

5

10

15

tiempo (h)

Determinar la Umax

20

25

30

Usos del sustrato en un Microorganismo
Si un microorganismo, utiliza
el mismo sustrato como
fuente de energía y carbono,
la variación en la
concentración del sustrato
será debida a tres causas:

Formación de
Biomasa.

Síntesis de
productos (intra
y extracelular).

Aplicación del
SustratoEnergía para el
crecimiento.

Energía para el
Mantenimiento.



 max * S
Ks  S

Para determinar los parámetros cinéticos Umax y
Ks se requiere hacer una linealización de la
ecuación y graficar 1/u Vs 1/S

Ejercicio 3: Reproducir la grafica anterior con Ks=15g/L, dando valores a S=5, 10, 15, 20,
30, 50, 60, 80 g/L

RENDIMIENTOS
Rendimiento: La relación entre
la masa de...