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TEMA 12: TIPOS DE FERMENTADORES
Dr. Pedro F. Mateos González

I. INTRODUCCION
El objetivo de la biotecnología es obtener productos metabólicos útiles a partir de
materiales biológicos. La biotecnología comprende dos fases distintas: la fermentación y la
recuperación de los productos. Para el cultivo de microorganismos en condiciones óptimas,
así como para la producción, por parte de losmicroorganismos, de los metabolitos o los
enzimas deseados, 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 así como el control adecuado de los factores
físico-químicos que afectan al rendimiento de las fermentaciones industriales (02, Tª, pH,etc.). La recuperación del producto o "procesamiento posterior" (del inglés downstream
processing) conlleva 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 de productos metabólicos útiles apartir 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 aquellas condiciones que originen el
mejor rendimiento posible del producto.
A simple vista uno puede pensar que aquellas condiciones que se hanencontrado ser las
más efectivas a pequeña escala deberían ser igual de efectivas a larga escala y que para
conseguir este objetivo únicamente es necesario usar un recipiente mayor con el
correspondiente incremento de volumen del medio. Nada más lejos de la realidad. Por
ejemplo, se puede conseguir un buen crecimiento de un microorganismo aerobio en un
matraz de 200 mL mediante agitación enun incubador usando 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 megawatios. 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 yesterilización del medio de cultivo así como la esterilización del equipamiento. Las células
se crecen 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 cultivolíquido. Si el 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 ahora hemos visto el desarrollo de las cepas así como el diseño de
los medios de cultivo. A continuación vamos a desarrollar los aspectostecnológicos de las
fermentaciones.

II. DISEÑO Y FUNCIONAMIENTO DEL FERMENTADOR
El estudio detallado del diseño de un fermentador cae fuera del objetivo de esta asignatura
que se concentra en los principios biológicos de la biotecnología. Sin embargo, como la
tecnología de los procesos fermentativos es una amalgama de técnicas biológicas e
ingeniería química, se hace necesario proporcionar un breveresumen de los tipos de
fermentadores disponibles y de sus principales características. A continuación paso a
describir 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...