Bioreactores tipos



BIOTECNOLOGÍA

INDUSTRIAL


TIPOS DE BIORREACTORES



symbolein

I. INTRODUCCIÓN
Uno de los objetivos de la biotecnología es obtener productos metabólicos útiles a partir de materiales biológicos. La biotecnología de biorreactores comprende dos fases distintas: la fermentación y la recuperación de los productos.
Para el cultivo de microorganismos en condiciones óptimas, asícomo, para la producción por parte de los microorganismos de los metabolitos o las enzimas deseadas, deben ser desarrollados procedimientos de fermentación como son: el desarrollo de cepas mediante manipulación genética y/o la regulación del metabolismo mediante la optimización del medio de cultivo. Además del control adecuado de los factores físico-químicos que afectan el rendimiento de lasfermentaciones industriales (02, Tª, pH, etc.). La recuperación del producto o "procesamiento posterior" (del inglés downstream processing) incluye la extracción y purificación de los productos biológicos. La recuperación en los procesos bioquímicos difiere de la recuperación química, principalmente, en que los materiales biológicos son frecuentemente mucho más lábiles. Por lo tanto, la producción deproductos metabólicos útiles a partir de microorganismos conlleva una íntima relación entre la Ciencia y la Tecnología.
Por un lado se deben desarrollar los microorganismos de interés industrial y por otro se debe asegurar que estos microorganismos puedan crecer en gran cantidad bajo aquéllas condiciones que originen el mejor rendimiento del producto.
A simple vista uno puede pensar que lascondiciones que se han encontrado ser más efectivas a pequeña escala deberían ser iguales a gran escala y que para conseguir este objetivo únicamente es necesario usar un recipiente mayor con el correspondiente incremento de volumen del medio. Nada más equivocado. Por ejemplo, se puede conseguir un buen crecimiento de un microorganismo aerobio en un matraz de 200 ml. mediante agitación en un incubadorusando un rotor de 300 w. Si nosotros simplemente ampliamos este sistema, un único fermentador de 10.000 litros requeriría un agitador con un motor de 15 megavatios. Dicho motor debería ser tan grande como una casa y el calor generado durante la agitación herviría a los microorganismos.

En líneas generales, un proceso típico de fermentación comienza con la formulación y esterilización del mediode cultivo así como la esterilización del equipamiento. Las células se ponen a crecer primero en un cultivo de mantenimiento (5 a 10 ml.), posteriormente en un matraz (200 a 1.000 ml.) y de ahí en un prefermentador

(10 a 100 L) para finalmente inocular el fermentador de producción (1.000 a 100.000 L). Una vez que la fermentación se ha completado, las células se separan del cultivo líquido. Siel producto es intracelular, se rompen las células, se eliminan los restos celulares y se recupera el producto del fluido libre de restos celulares. Si el producto es extracelular, se purifica a partir del sobrenadante libre de células.

Hasta este momento sólo hemos visto el desarrollo de las cepas así como el diseño de los medios de cultivo. Vamos ahora a desarrollar los aspectostecnológicos de las fermentaciones.










II. DISEÑO Y FUNCIONAMIENTO DE UN FERMENTADOR

El estudio detallado o fino del diseño de un biorreactor es el objetivo de la asignatura conocida como Bioingeniería. Sin embargo, como la tecnología de los procesos fermentativos es una amalgama de técnicas biológicas e ingeniería química, es necesario proporcionar un breve resumen de los tipos defermentadores disponibles y de sus principales características.

Describiremos una lista de 13 puntos considerados como los criterios más importantes para el diseño de un fermentador:

1.- El tanque debe diseñarse para que funcione asépticamente durante numerosos días, así como para las operaciones de más larga duración.

2.- Se debe proporcionar un sistema adecuado de aireación y agitación...