Elaboracion de un biorreactor

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ELABORACIÓN DE UN BIORREACTOR A ESCALA

Castro, M. W., Cruz, M. M. G., y Martínez, J. M.

Universidad Politécnica de Guanajuato. Av. Universidad Norte s/n. Localidad Juan Alonso, Cortázar, Gto. C.P. 38483.

RESUMEN

La fermentación en medio sólido ofrece una serie de ventajas económicas sobre los procesos convencionales de fermentación sumergida para la obtención de productos de altovalor agregado. En todo proceso hay un equipo crítico donde se forman los productos a obtener, en este caso el equipo donde se lleva a cabo la fermentación es llamado “biorreactor”. El presente trabajo tiene como objetivo presentar las características de los biorreactores diseñados para la fermentación en medio sólido a escala laboratorio.

palabras clave: biorreactor, fermentación,INTRODUCCIÓN

La fermentación en medio sólido es una tecnología que tuvo sus orígenes como un arte ancestral. Originalmente, estos procesos fueron aquellos en los que hongos filamentosos invadían ciertos materiales sólidos que luego eran consumidos por las personas, por ejemplo el Koji y el Tempeh que son alimentos tradicionales asiáticos, los quesos camembert y roquefort en Europa (Viniegra-González,1995).

La fermentación en medio sólido ofrece una serie de ventajas económicas sobre los procesos convencionales de fermentación sumergida para la obtención de productos de alto valor agregado ( Castillo et al.. 2000), como etanol, enzimas, antibióticos, hongos comestibles, ácidos orgánicos, aminoácidos, pigmentos, metabolitos secundarios, etc. (Holker et al., 2004; Pandey et al., 1999; Pandey etal., 1988; Vandenberghe et al., 2000), debido a los bajos niveles de humedad y a la disminución del volumen del medio por unidad de peso de sustrato, además de que se obtiene una alta productividad, los volúmenes de fermentación son menores a los sistemas sumergidos y el tratamiento del efluente es reducido ( Aguilar et al., 2001).

En todo proceso hay un equipo crítico donde se forman losproductos a obtener, en este caso el equipo donde se lleva a cabo la fermentación es llamado “biorreactor” el cual proporciona las condiciones de operación adecuadas para que el microorganismo produzca el compuesto bioactivo deseado. El presente trabajo tiene como objetivo presentar las características de los biorreactores diseñados para la fermentación en medio sólido a escala laboratorio.PRINCIPIOS DE DISEÑO DE UN BIORREACTOR

Los biorreactores son los equipos donde se realiza el proceso de cultivo. Su diseño debe ser tal que asegure homogeneidad entre los componentes del sistema y condiciones óptimas para el crecimiento microbiano y la obtención del producto deseado. Es importante tomar en cuenta los problemas de transferencia de calor y oxígeno sobre la cama de sustrato, los cualesdependen de la matriz que se esté utilizando para la fermentación, siendo este uno de los principales factores que afectan el diseño y las estrategias de control.

Los criterios más importantes para el diseño de un biorreactor pueden resumirse del siguiente modo dependiendo del tipo de biorreactor y la fermentación a utilizar (Mitchell et al., 1992):

1. El tanque debe diseñarse para quefuncione asépticamente durante numerosos días, para evitar la aparición de contaminantes en las operaciones de bioprocesos de larga duración.

2. Debe permitir una mayor área de contacto entre las fases biótica y abiótica del sistema, es decir, se debe proporcionar un sistema adecuado de aireación y agitación para cubrir las necesidades metabólicas de los microorganismos.

3. El consumo de energíadebe de ser el mínimo posible.

4. Entradas para la adición de nutrientes y el control de pH.

5. El crecimiento microbiano es generalmente exotérmico, por lo que, el biorreactor debe facilitar la transferencia de calor, del medio hacia las células y viceversa, a medida que se produce el crecimiento celular, además de mantener estable la temperatura deseada.

6. Mantener las células...
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