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PROBLEMAS DE MICROBIOLOGÍA GENERAL Consideraciones generales:
1.
Composición de la biomasa considerada: C 50%, N 10%, P 5%, S 3%
YX/S = Biomasa producida/Sustrato consumido YX/S = x/S = (x - x0)/(S0 - S)
Se desean producir 500 Kg de biomasa. Considerando que el rendimiento biomasa/sustrato es de 0.55 kg/kg y considerando que se consume el 100% del sustrato, estime la cantidad de glucosa que se debe adicionar R. 909.1 kg de glucosa
2.
Se quiere producir biomasa en un medio con 100 kg de sacarosa. Considerando que el rendimiento celular del cultivo es de 0.4 [kg/kg] y que se consume el 80% del sustrato inicial, estime la cantidad de biomasa que se producirá R. 32 kg de biomasa
3. Se tiene un medio con 30 g/L de glucosa, a partir del cual se desea producir biomasa en condiciones aerobias. Si se consume el 80% de la glucosa: (a) ¿Cuanto sustrato se consume? (b) ¿Cuánta biomasa se produce?; (c) ¿Cuánto N, P y S debe adicionarse?; (d) ¿Qué cantidad de (NH4)2SO4 y de KH2PO4 debe adicionarse para satisfacer los requerimientos calculados en el inciso (c)?; (e) ¿Cuál es la relación C/N del medio? R. R. R. R. R. 4.
(a) 24 g/L de glucosa (b) 12 g/L de biomasa (c) 1.20 g N/L; 0.60 g P/L; 0.36 g S/L (d) 5.66 g/L de (NH4)2SO4 para N y S; 2.63 g/L de KH2PO4 para P (e) C/N = 10
Formula un medio de cultivo para un heterótrofo aerobio que tiene un rendimiento celular de 0.45 [g/g]. Calcula la cantidad de fuente de C, N, P y S para producir 2 g/L de biomasa, considerando que se consume el 100% del sustrato carbonado. Considera el uso de sacarosa, extracto de levadura (8.6% de N), KH2PO4 y K2HSO4 y obtén la relación C/N del medio. R. 4.4 g/L de sacarosa; 2.33 g/L de ext. de levadura; 0.44 g/L de KH2PO4; 0.33 g/L de K2HSO4 R. C/N = 9.26
5. Se desea alcanzar una concentración final de biomasa de 10 g/L en condiciones aerobias, a partir de glucosa. El cultivo se inoculó con 1 g/L de biomasa: (a) ¿Qué cantidad de fuente de C (glucosa) se debe adicionar al medio, considerando un 90% de consumo?; (b) ¿Qué cantidad de fuentes de N, P y S? R. (a) 20 g/L de glucosa R. (b) 4.2 g/L de (NH4)2SO4 para N y S; 2.0 g/L de KH2PO4 para P 6. Se quieren producir 50 mg de biomasa de una bacteria autótrofa, en condiciones aerobias: (a) ¿Qué fuente de C debe adicionarse al medio?; (b) Calcule la cantidad de N, P y S que debe adicionarse R. (b) 5 mg de N; 2.5 mg de P; 1.5 mg de S 7.
Se desea formular un medio para crecer a un microorganismo heterótrofo simple que, en condiciones aerobias, utiliza el 45% del sustrato para producir biomasa ¿Qué cantidad de sacarosa, NaNO3, KH2PO4 y MgSO4 debe adicionarse para producir 30 g/L de células? Considere 100% de consumo de la fuente de carbono R. Sacarosa: 66.7 g/L; NaNO3: 18.2 g/L; KH2PO4: 6.6 g/L; MgSO4: 3.4 g/L
8.
Un medio de cultivo tiene una concentración inicial de sacarosa de 50 g/L. Al final del cultivo en lote, la eficiencia de consumo de sacarosa por Escherichia coli fue de 80% y la concentración de biomasa aumentó de 1 a 5 g/L. Calcule el rendimiento celular (YX/S) de la bacteria. R. YX/S = 0.1
9. Se desea producir 10 g/L de biomasa. Considerando que el rendimiento celular es de 0.4 y que se consume el 90% del sustrato, estime la cantidad de glucosa [g] que se debe pesar para preparar 5 L de medio R. 138.9 g de Glucosa 1 10. En un cultivo de Saccharomyces cerevisiae se adicionan 20 g/L de melaza como fuente de carbono. La melaza contiene un 58% de azucares fermentables (glucosa). Calcule: (a) la concentración de biomasa
producida y exprésela en %; (b) la cantidad de (NH4)2SO4 que debe agregarse por cada litro de medio. Considere que se consume todo el sustrato y que el microorganismo tiene una eficiencia de conversión del sustrato carbonado a biomasa de 55%; (c) la relación C/N del medio R. (a) 0.64% de biomasa R. (b) 3.0 g/L de (NH4)2SO4; (c) C/N = 7.24 11. Si se quiere obtener 5 g/L de biomasa de E. coli, a partir de un inóculo de 0.2 g/L. Considerando que el microorganismo tiene una eficiencia de conversión del sustrato carbonado a biomasa de 45%, indique: (a) los compuestos a utilizar como fuentes de C, N, P y S; (b) calcule las cantidades de cada uno para preparar 5 L de medio R. (a) 10.7 g/L de fuente de carbono; R. (b) 11.3 g de (NH4)2SO4 (N y S); 5.3 g de KH2PO4 (P) 12. Considere un cultivo microbiano aerobio que inicia con un medio de cultivo que contiene 5% de sacarosa. El microorganismo consume el 80% del sustrato inicial, del cual, el 35% se utiliza para producción de biomasa. Calcule: (a) cuánta biomasa se producirá?; (b) cuánto sulfato de amonio debe adicionarse como fuente de N para producir la biomasa calculada?; (c) cuál es la relación C/N del medio? R. (a) 14 g/L de biomasa R. (b) 6.6 g/L de (NH4)2SO4; (c) C/N = 15 3