Teoria de bioseparaaciones

Biotecnología - Bioprocesos II INTRODUCCION A LOS PROCESOS BIOTECNOLOGICOS Separación y purificación en Biotecnología (“Downstream processing”) La comercialización de nuevos productos obtenidos a través del empleo de la “biotecnología” requiere un coordinado acople de operaciones unitarias a fin de desarrollar un proceso eficiente. El objetivo general de este proceso es convertir materia primarelativamente de bajo costo en productos de mayor valor comercial. En este sentido la biotecnología se puede definir como “la colección de procesos industriales que involucran el uso de sistemas biológicos”. Un esquema general de un proceso biotecnológico se muestra en la Figura 1. El punto central de este proceso es el biorreactor. En esta unidad de operación se utilizan catalizadores biológicos(microorganismos, células vegetales ó animales, enzimas, virus, etc.) para la producción de sustancias, alimentos, agentes terapéuticos, etc. de interés. No obstante, el biorreactor no existe aislado, sino que la eficiencia y éxito de la operación depende de un adecuado “upstream processing” (procesado previo) que incluye desde el diseño del medio de cultivo hasta la esterilización del mismo. Porotro lado, la recuperación del producto final requiere una serie de operaciones referidas colectivamente como “downstream processing” (SP). Estas operaciones comprenden todos los tratamientos que requiere el cultivo, una vez finalizado, para la obtención del producto en las condiciones de pureza y actividad deseadas. Los productos que resultan de los proceso biotecnológicos pueden ser muy variados.La variedad estará dada por: a. La naturaleza química del mismo: sustancias simples (alcoholes, ácidos orgánicos); proteínas, sustancias con actividad terapéutica (antibióticos, hormonas) etc. b. El volumen de producción y la concentración del producto en el caldo de fermentación: los llamados “commodities” (etanol, ácido cítrico, etc.) se obtienen de a cientos o miles de ton./año y en altasconcentraciones en la fermentación. Mientras que los agentes terapéuticos de última generación (hormonas, factores de coagulación, etc.) se producen sólo algunos kg/año y su concentración en la producción es baja. Esto determina la escala de producción. c. Los requerimientos de pureza del producto final. Las moléculas a ser utilizadas en salud humana requerirán una pureza final muy diferente a lasenzimas a ser utilizadas en los polvos para lavar ó de un acidulante para alimentos. Con estos criterios podemos agrupar a los productos tal como se muestra en la Tabla 1. En la Tabla 2 vemos los volúmenes de producción de ciertos productos. En la Tabla 3 vemos las concentraciones de productos en los caldos luego de la etapa de producción. En la Fig. 2 vemos como tanto volumen (2.a) como concentración(2.b) nciden en los precios finales de estos i productos. Por supuesto la ubicación de un producto en este gráfico no es fija. El mejor ejemplo son los antibióticos. La concentración de los mismos en los caldos fue incrementándose a medida que se conocía más del producto, se mejoraba la productividad de las cepas, se desarrollaban nuevas metodologías de producción y así fue aumentándose elvolumen y bajando los precios. Lo mismo puede ocurrir con los agentes terapéuticos de última generación. Por ello hablar de SP en Biotecnología no es referirnos a algo invariable. Las etapas y metodologías a emplear están determinadas por todo lo dicho, pero de cualquier manera se puede trazar un esquema general que sea aplicable a cualquier proceso.
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El esquema puede simplificarse como se muestraen la Figura 1. Estrategias de diseño de procesos de SP Para todos aquellos productos de la Biotecnología llamada tradicional hay un gran conocimiento tecnológico y de las propiedades básicas de las moléculas a purificar tanto como del entorno en que se encuentran luego de la etapa de producción. No ocurre lo mismo con los productos de última generación ya que, por las necesidades comerciales...