Laboratorio fermentación

Índice

1.- Introducción        2

2.- Materiales y Métodos        3

3.- Resultado y Discusiones        7

3.1.- Cultivo por lote        7

3.2.- Calculo de Parámetros Cinéticos de E.coli        8

3.3.- Método Dinámico para determinar el Kla y QO2        9

3.4.- Cultivo Continuo        14

3.5.- Método del Lavado        18

Tabla 1 Parámetros obtenidos de la fermentacion por lotes        4

Tabla 2. . Datos obtenidos del Gassing out        6

Tabla 3. Resultados del Gassing in.        7

Tabla 4. Resultados de kla corregido        9

Tabla 5. Datos operativos en estado estacionario del experimento.        11

Tabla 6. Tiempos de espera para alcanzar estado estacionario.        12

Tabla 7.Resultados método del lavado.        15

Figura  1. Variación de la concentración de biomasa y glucosa en el Bacht        2

Figura  2.Obtención de µmax mediante fermentación por lotes.        3

Figura  3. Variacion de Concentración de Oxígeno disuelto        5

Figura  4. Ajuste de datos para el cálculo del kla.        6

Figura  5. Tiempo de respuesta del electrodo de oxígeno.        8

Figura  6.Ajuste de datos para obtención de kla considerando respuesta de primero orden del electrodo        9

Figura  7. Variación de la concentración de biomasa [gr/l] durante el experimento        12

Figura  8. Variación de la TOD durante la fermentación.        13

Figura  9. Variación de la concentración durante el lavado del cultivo        14

Figura  10. Obtención de µmax mediante el método del lavado.        15

1.- Introducción

La ingeniería de fermentaciones tiene como objetivo la optimización de reactores biológico, de manera de optimizar el producto de interés, ya sea el material biológico, productos asociados al crecimiento o metabolitos secundarios. Para esto, se han establecido distintas modalidades de fermentación, ya sea un cultivo por lotes, continuo y por lotes alimentado (Acevedo, Gentina & Illanes, 2002).

El cultivo por lotes se caracteriza por ser un proceso simple, donde sus limitaciones vienen dadas por la falta de control de los parámetros cinéticos, tales como la velocidad específica de crecimiento y la concentración de sustrato. Para poder controlar estos parámetros, se utiliza un cultivo continuo, donde la velocidad especifica de crecimiento viene controlada por el flujo de alimentación a utilizar, generándose dentro del reactor un estado fisiológico definido, estable y controlable.

El cultivo continuo tiene las ventajas de poseer alta productividad volumétrica, y principalmente, tener un flujo de salida conocido y constante, lo cual es de interés industrial, debido a que permite controlar la calidad del producto final de interés. Cabe mencionar que presenta desventajas frente al cultivo por lotes cuando se comparan factores como los equipos a utilizar (el cultivo continuo requiere de equipos más complejos), el no aprovechamiento máximo del sustrato alimentado, y la alta probabilidad de contaminación y mutación que presenta el cultivo debido a las características del diseño.

El cultivo continuo ideal se ve realizado en un reactor de flujo pistón, pero los equipos en los cuales se realiza solo generan una aproximación de este, siendo un ejemplo  el tanque agitado con agitación completa, el cual entrega una concentración de salida idéntica a la concentración dentro del reactor, debido a su mezclamiento teóricamente perfecto. Es por esto que para el estudio de la cinética del cultivo continuo, se utilizara la modalidad de CSTR (Continuous  Stirred Tank Reactor) para un reactor biológico de 1 litro de volumen.

Para realizar el cultivo, se utilizara la bacteria Escherichia coli, ya que sus condiciones de crecimiento son fáciles de replicar a escala de laboratorio, lo que permite su correcta manipulación y crecimiento (Quiroga, 2010).  Este organismo será cultivado en un reactor de 1 litro, a 37 [°C], 1 [vvm], 600 [rpm] y manteniendo el pH en un valor de 7.

2.- Materiales y Métodos

2.1.- Preparación del medio de cultivo, reactor y puesta en marcha

2.1.1 Preparación del medio de cultivo y otras sales.

 Medio de cultivo

-El medio de cultivo utilizado fue el M9, con el cual se determinó la cantidad de masa de cada sal para el bidón y el reactor:

-Volúmenes de soluciones a preparar:

-Volúmenes a utilizar de los reactivos y concentración inicial:

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