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Crecimiento de biomasa en un cultivo continuo

Una población microbial puede mantenerse en un estado de crecimiento exponencial por un gran período de tiempo en un sistema de cultivo continuo. El medio de cultivo estéril se suple continuamente desde un tanque de reserva. Si el medio fresco entra al tanque en donde crecen los microorganismos a una velocidad constante, la densidad microbial también permanece constante. Los microorganismos crecen lo suficientemente rápido como para reemplazar a los que salen del recipiente en el flujo de salida. Si la velocidad de flujo (F) se incrementa, el microorganismo crecerá a mayor velocidad, pero no puede crecer más rápido que a la máxima velocidad exponencial en un cultivo por lotes. Si V es el volumen del tanque de crecimiento, la relación F/V = D, se denomina velocidad de dilución.

Si la velocidad de producción de biomasa a lo largo del crecimiento es igual a la velocidad de pérdida de células en el flujo de salida, se dice que se alcanza el estado estacionario. En términos matemáticos, la velocidad de producción de biomasa se describe como

 

La velocidad de pérdida de células en el flujo de salida es

 

Si ambas velocidades son iguales, m = D.

Así, en estado estacionario, la constante de la velocidad de crecimiento m iguala la velocidad de dilución D. Las células se expulsan tan pronto como la velocidad de dilución excede la máxima velocidad de crecimiento m max, . Ya que es alta la afinidad de los microorganismos a sus sutratos, éstos crecerán a la máxima velocidad a muy bajas concentraciones de sustrato. Por esto, sobre un amplio intervalo de velocidades de dilución, la concentración de sustrato en el tanque de crecimiento es prácticamente cero, y la densidad microbial es proporcional a la concentración de sustrato en el medio de cultivo fresco.

El sistema de cultivo continuo descrito anteriormente se llama quimiostato y al contrario que el cultivo por lotes, éste es un sistema abierto. Las condiciones ambientales permanecen constantes durante el tiempo de operación. El sistema se acomoda para varios propósitos, tales como la selección de mutantes, mediciones de crecimiento, optimización de las condiciones de crecimiento, estudio de cultivos mezclados, y producción de células de composición y propiedades constantes.