Gramos de biomasa por gramo de muestra seca
La expresión de la biomasa en términos de la cantidad de muestra seca elimina el efecto de cambios en el contenido de agua sobre la concentración aparente de biomasa. Sin embargo, debido a la conversión de materia orgánica sólida en CO2 durante la fermentación, la cantidad de material sólido en los biorreactores puede cambiar significativamente durante la fermentación. En este caso, el cambio en el contenido de biomasa expresado sobre la base de «g de biomasa por g de muestra seca» proviene de dos fuentes: aumento en la masa de biomasa y disminución en la masa de sólidos. Es posible tener una situación en la que el microorganismo no está creciendo, sino que se metaboliza para mantenerse. En tal situación, la concentración de biomasa expresada por masa de muestra seca aumentará debido a la pérdida de materia seca como CO2, a pesar de que la biomasa no está aumentando. El símbolo CXR (g-seco-biomasa g-seco-sólidos-1) puede utilizarse para representar un contenido de biomasa de este tipo. Está dado por:
Gramos de biomasa por gramo de muestra inicial fresca o seca.
El efecto de la pérdida de agua y de materia seca sobre la concentración aparente de biomasa puede eliminarse expresando la biomasa sobre la base de una cantidad inicial de sólidos. Una posibilidad sería definir la concentración de biomasa en términos de la masa inicial de sólidos húmedos:
Donde el subíndice «o» indica las masas iniciales de los diversos componentes. Sin embargo, esto se ha utilizado rara vez, ya que es más común trabajar en términos de sólidos secos:
CXA tiene las unidades de g-biomasa g-inicial-seco-sólidos-1, estas unidades que se escriben típicamente como g-biomasa g-IDS-1.
A diferencia de los otros métodos de expresión de la concentración de biomasa, estas medidas sólo cambiarán en respuesta a los cambios en la cantidad de biomasa. En ausencia de crecimiento, no cambiarán como resultado de cambios en el contenido de humedad o en el contenido de sólidos secos. Por lo tanto, se denominarán «concentraciones absolutas de biomasa». Las concentraciones expresadas de la manera mostrada en las ecuaciones del post pasado y la primera de este post se denominarán «concentraciones relativas de biomasa».
Hay otras medidas absolutas de la biomasa:
La cantidad de biomasa por gramo de material de soporte inerte, que puede usarse en algunos casos en los que una matriz de soporte inerte está impregnada con nutrientes;
La cantidad absoluta de biomasa dentro del fermentador;
La cantidad de biomasa por unidad de volumen del lecho de sustrato. Obsérvese que esto es sólo una concentración absoluta de biomasa en aquellos casos en los que el volumen del lecho no cambia significativamente durante el proceso. Normalmente, la biomasa por unidad de volumen no se utiliza para expresar la concentración de biomasa en experimentos a escala de laboratorio, pero las concentraciones de biomasa pueden expresarse de esta manera dentro de modelos matemáticos de estos dispositivos.
Por lo general se usarás el símbolo X para representar la masa absoluta de biomasa en el dispositivo o la masa de biomasa por m3 de lecho de sustrato. Se utilizarán otros símbolos para representar una concentración basada en un denominador que no cambie, tal como gramos de sólido seco inicial, o gramos de material de soporte inerte.
¿Qué conjunto de unidades es el mejor para usar para expresar la biomasa?
Probablemente sea mejor, en los estudios cinéticos realizados en el laboratorio, expresar la concentración de biomasa en una base absoluta. Esto se debe a que los fenómenos clave que se incluirán en el modelo del fermentador, como la producción de calor metabólico residual, el consumo de O2 y la producción de CO2) dependen directamente de la cantidad absoluta de biomasa.
Sin embargo, como veremos en otra ocasión, los contenidos absolutos de biomasa no siempre se han utilizado en perfiles de crecimiento reportados en la literatura. Esto debe tenerse en cuenta al analizar los perfiles cinéticos de la literatura. En cualquier caso, no es difícil convertir entre concentraciones absolutas y relativas si se conocen los coeficientes de rendimiento y mantenimiento.