Este documento describe las tres etapas clave para el diseño de un medio de fermentación. La primera etapa consiste en diseñar los nutrientes necesarios para un microorganismo específico y el producto principal. La segunda etapa implica diseñar el medio de acuerdo a la estequiometría de crecimiento y formación del producto. La tercera etapa considera factores como el rendimiento y la energía de mantenimiento para formular el medio de fermentación.

1. UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
DIVISIÓN ACADÉMICA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ASIGNATURA:
BIOPROCESO DESEPARACIÓN
PROFESOR:
YOLANDA CÓRDOVA BAUTISTA
EQUIPO 4
GÓCHE HENÁNDEZ GUSTAVO
GÓMEZ ALONSO KARELI CRISTAL

2. Formulación del Medio de Fermentación
(Caldo).
Para formar una producción de metabolitos en cantidades requeridas y por tanto formar
Biomasa Celular, necesitamos proporcionar todos los elementos necesarios en el medio.
Nos podemos ayudar mediante una ecuación basada en la estequiometria para el
crecimiento y la formación del producto.
Para un proceso aeróbico:
La ecuación anterior permite calcular las cantidades mínimas de nutrientes necesarias
para producir una cantidad de Biomasa.
Fuente de Carbono y Energía + Fuente de Nitrógeno + 𝑶𝟐 + Otros requerimientos→ Biomasa + Productos +
𝑪𝑶𝟐 +𝑯𝟐𝑶

3. Etapas para el diseño de una Medio de
Fermentación
Primera Etapa:
Diseñar de acuerdo con las
composiciones elementales
de un Microorganismo
específico y el Producto
principal a producir.
Segunda Etapa:
Diseñar el Medio de
acuerdo a la
Estequiometría de
crecimiento y
formación de producto
Tercera Etapa:
Formulación del Medio
considerando factores
como rendimiento y el
mantenimiento de energía

4. Primera Etapa:
Diseñar los nutrientes o los componentes elementales para un Microorganismos especifico y el
Producto principal a producir.
 Conocer la cantidad de Biomasa necesaria para obtener una determinada cantidad de producto.
 Existen componentes del medio que son necesarios para la formación de producto, pero no para
la Biomasa, lo cual hace difícil cuantificar con precisión todas las cantidades nutricionales.
 Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Mo y B son necesarios en pequeñas cantidades.
 En la Mayoría de algunos medios algunos nutrientes como el P, K se agregan en exceso del
requerimiento.
 El Zn y Cu se emplean en cantidades casi limitantes.
 En algunos Medios la concentración de P se eleva para mejorar la capacidad amortiguadora.
 Se deben agregar aminoácidos vitaminas, ya que algunos microorganismos no pueden sintetizar
bioquímicos específicos.
 La producción de algunos productos biológicos requieren la adición de Inductores o precursores al
medio.
 Para la producción de vitamina B12 se deben adicionar Iones cobalto, glicina, treonina, ácido
aminolevulínico.

5. 2.1 Procesos ascendentes en diferentes etapas
Cuadro 2.13 Principales elementos, sus fuentes y funciones en las células bacterianas.

6. SEGUNDA ETAPA :
La segunda etapa es diseñar el medio de acuerdo a la estequiometria de crecimiento y formación del
producto. Para ello, se debe establecer una ecuación química de la siguiente manera.
De la ecuación. (2.1) es posible estimar el verdadero coeficiente de rendimiento basado en sustrato
para biomasa (Yxs) y para producto (Yps) considerando la “fórmula de un carbono” (OCF) de
biomasa y producto.
Sin embargo, solo hay unos pocos procesos industriales en los que existe una relación
estequiometria directa entre ambos lados de la ecuación. (2.7). Además, la fisiología celular es muy
compleja y las rutas metabólicas de algunos metabolitos son extremadamente intrincadas, lo que
hace imposible representar el crecimiento y la formación de productos en una sola ecuación química.

7. TERCERA ETAPA:
La tercera etapa importante en la formulación del medio es la consideración de los factores de
rendimiento y el mantenimiento de la energía. Supongamos que el sustrato de carbono se consume en
al menos tres actividades fisiológicas (τb) (energía de crecimiento, asimilación y energía de
mantenimiento) y que ésta produce una determinada cantidad de biomasa (∆X).Entonces podemos
obtener el factor de rendimiento de crecimiento de la siguiente manera:
Los factores de rendimiento también dependen de los modos operativos del sistema de fermentación
(Fig.2.14). El rendimiento y, con mucha frecuencia, la productividad volumétrica de la biomasa (τb) o
producto (τb), para un tiempo de operación dado (t1), una determinada concentración de biomasa (X),y
bajo una tasa de producción específica (qp) puede estar dada por:

8. Figura 2.14Perfiles de evolución temporal del
crecimiento celular y la producción de metabolitos
primarios y secundarios
Coeficiente de rendimiento celular Y c p/ Cantidad de materia seca celular producida=
cantidad de sustrato de carbono utilizado.