bioseparadores

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 materiaprima relativamente 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 catalizadoresbiológicos
(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
esterilizacióndel mismo. Por otro 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 puedenser 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 deton./año
y en altas concentraciones 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 purezafinal muy diferente a las enzimas 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
comotanto 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 deproducción y así fue aumentándose el volumen 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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Elesquema puede simplificarse como se muestra en 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...