Aireacion y fermentacion

Aireación:

La aireación nos sirve para proveer a los microorganismos sumergidos en el medio de cultivo con oxígeno suficiente para sus requerimientos metabólicos.
El aire es un factor decisivo en toda fermentación, ya que su presencia hace más vigoroso el crecimiento de la levadura. Hay tres puntos de vista de gran importancia que favorecen el rendimiento debido a una buena aireación:
El libre y constante abastecimiento de oxígeno de cada célula en el sustrato.
 La eliminación rápida del CO2 , porque en concentraciones relativamente pequeñas inhibe el crecimiento.
 El mantener en suspensión las células de levadura, a fin de que en la tumultosidad de la mezcla se renueve constantemente el contacto entre la membrana celular y el sustrato nutritivo.
Las cantidades de aire quese precisan para la producción de levadura, varia entre 275 y 530 pies3/lb de levadura con un contenido de 30% de materia seca. Al comenzar de la fermentación se debe procurar que la aireación no sea muy intensa, porque el contenido alcohólico del medio es escaso y pueden proliferar fácilmente los mohos que atacan a las levaduras del cultivo. Los efectos de la aireación son más críticos en lafermentación en continuo con respecto a la fermentación por cochada, debido a la necesidad de mantener en crecimiento continuo la levadura, como también una velocidad de fermentación satisfactoria.

Agitación:
La agitación es la operación que crea o que acelera el contacto entre dos o varias fases. Una fermentación microbiana puede ser considerada como un sistema de tres fases, que implicareacciones líquido-sólido, gas-sólido y gas-líquido.
1.- La fase líquida contiene sales disueltas, sustratos y metabolitos. Puede existir, en algunos casos, una segunda fase líquida si existe un sustrato inmiscible en agua como por ejemplo los alcanos.
2.- La fase sólida consiste en células individuales, bolitas de micelio, sustratos insolubles o productos del metabolismo que precipitan.
3.- La fasegaseosa proporciona un reservorio para el suministro de oxígeno, para la eliminación del CO2 o para el ajuste del pH con amonio gaseoso.
Una adecuada agitación de un cultivo microbiano es esencial para la fermentación ya que produce los siguientes efectos en las tres fases:
1.- Dispersión del aire en la solución de nutrientes.
2.- Homogeneización, para igualar la temperatura, pH y concentraciónde nutrientes, en el fermentador.
3.- Suspensión de los microorganismos y de los nutrientes sólidos.

4.- Dispersión de los líquidos inmiscibles.
Bajo estas premisas se podría concluir que cuanto mayor sea la agitación, mejor será el crecimiento. Sin embargo, la agitación excesiva puede romper las células grandes e incrementar la temperatura lo que ocasiona un descenso en la viabilidadcelular. Por lo tanto, se debe conseguir un balance entre la necesidad del mezclado y la necesidad de evitar el daño celular.
Los diferentes tipos de agitación que se utilizan en las fermentaciones se incluyen dentro de las siguientes clases:
1.- Agitadores rotativos, los cuales tienen un sistema interno mecánico de agitación.
2.- Columnas de burbujas, la agitación se realiza mediante la introducciónde aire a sobrepresión.
3.- Sistema aero-elevado (airlift), que pueden tener un circuito interno o externo. La mezcla y circulación de los fluidos son el resultado de las corrientes de aire introducido, las cuales causan diferencias en la densidad dentro de las diferentes partes del fermentador.
De estos tres tipos el más utilizado es el primero ya que es más flexible en las condiciones deoperación, es más fácil de conseguir comercialmente, provee una eficiente transferencia de gases a las células y es el tipo con el que se tiene más experiencia.

Tipos de Fermentadores:

Diseño de un fermentador:
Criterios más importantes para el diseño de un fermentador:
1.- El tanque debe diseñarse para que funcione asépticamente.
2.- Se debe proporcionar un sistema adecuado de aireación y...