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CINETICA DI UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO FORMAZIONE DI PRODOTTO E PRODUZIONE DI BIOMASSA Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa 1.

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Presentazione sul tema: "CINETICA DI UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO FORMAZIONE DI PRODOTTO E PRODUZIONE DI BIOMASSA Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa 1."— Transcript della presentazione:

1 CINETICA DI UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO FORMAZIONE DI PRODOTTO E PRODUZIONE DI BIOMASSA Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa 1

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5 CRESCITA DELLA MASSA CELLULARE IN UNA COLTIVAZIONE DISCONTINUA La crescita della massa cellulare in un ambiente delimitato come quantità di substrato organico e sali nutritivi ha un andamento nel tempo come riportato in figura: 5

6 Tale andamento, a partire dallinoculo, indica una fase iniziale di latenza (lag) in cui non si hanno modificazioni nella coltura. Tale fase è tanto più lunga quanto meno i microorganismi sono selezionati per quellambiente e quel tipo di substrato (nella fase lag i microorga- nismi sintetizzano enzimi e cofattori adatti per il nuovo ambiente). Alla fine della fase lag la popolazione dei microorganismi si è ben adattata al nuovo ambiente. Le cellule possono quindi moltiplicarsi rapidamente. Nella fase di crescita rapida il numero delle cellule aumenta esponenzialmente nel tempo (fase di crescita esponenziale o logaritmica). 6

7 Quando la crescita delle cellule avviene in presenza di un substrato che si mantiene a concentrazione sempre molto elevata, risulta: Dove t=0 al termine della fase lag. SIGNIFICATO DI max 7

8 Considerando cellule che si riproducono per scissione binaria: t=0 Prima generazione Seconda generazione tempo tg 2tg Il numero di cellule dopo n generazioni sarà: 8

9 Il tempo di generazione tg è dato dal rapporto tra il tempo t ed il numero di generazioni che hanno luogo in quel dato tempo: Da cui: 9

10 cioè Quando la biomassa si accresce secondo la Si parla di crescita esponenziale 10

11 Quando il substrato diventa esiguo, e pertanto limitante, la velocità specifica di crescita non è più massima, ma è funzione della concentrazione di substrato presente. Inoltre è presumibile che da questo stadio una frazione di cellule inizi a morire per cui lincremento di cellule sarà dato dalla differenza fra velocità di crescita e di morte: Morte delle cellule: Dove Kd= velocità specifica di morte cellulare 11

12 Si raggiunge una fase stazionaria quando il termine di crescita eguaglia quello di morte: S =k d La produzione diventa quindi negativa quando K d > Ovviamente i processi batch vengono interrotti prima che questo si verifichi. 12

13 EFFETTO DI TOSSINE La crescita delle cellule può cessare anche a seguito dellaccumulo di una tossina (prodotta dalle cellule stesse) che abbassa la velocità di crescita: Dove C T è la concentrazione di tossina. Se la velocità di formazione della tossina è proporzionale allaccumulo di biomassa: 13

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18 UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO Quando Y X/S è costante, la velocità di consumo del substrato può essere derivata direttamente dalla velocità di crescita della biomassa: =cost FORMAZIONE DI PRODOTTO In questo caso la velocità di formazione del prodotto diventa: 18

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