Ciencia En La Historia

GENERALIDADES.

Características Generales del Reactor Biológico

Dada la variedad de productos y microorganismos involucrados en procesos de fermentación industriales, se presentan marcadas diferencias en sus diagramas de flujo. No obstante ello, todos incluyen varias operaciones básicas características de procesos de ésta naturaleza, que pueden circunscribirse en 6 bloques: preparación oformulación del medio de cultivo, esterilización del medio, esterilización de aire, preparación de inóculo o semilla, la fermentación propiamente dicha, la instrumentación y control del proceso y la línea para recuperación de producto ( Fig. 1). A las operaciones antes del fermentador se les refiere como operaciones de procesamiento corriente arriba (“upstream processing”) y las de recuperación comooperaciones de procesamiento corriente abajo (“downstream processing”).

Fig 1. Operaciones básicas en un proceso de fermentación aeróbico.

El reactor biológico es el alma de un proceso de fermentación. En él tiene lugar la formación del producto con la participación de células (microbianas, vegetales o animales) o sus componentes (enzimas) y su función es la de proporcionar un ambienteadecuado para que el crecimiento de las células y/o la formación de producto de interés tenga lugar en condiciones óptimas.

Cuando el reactor biológico es dedicado al cultivo de células, es común referirse a él como fermentador y como reactor enzimático si tiene lugar una reacción enzimática.

La forma, tamaño y modo de operación del bioreactor puede variar grandemente y de igual forma la medidaen que satisfacen el establecimiento de condiciones óptimas para un cultivo. Igualmente puede considerarse un reactor biológico a un matraz Erlenmeyer de unos cuantos mililitros de capacidad en una cámara ambiental con agitación, que los fermentadores con agitación mecánica de más de 40 m3 empleados para producir antibióticos, así como aquellas lagunas de más de 2000 m3 encontradas para eltratamiento biológico de aguas residuales. La capacidad per se no lo es todo, sino la medida en que se satisface el establecimiento de las condiciones óptimas para la fermentación y el grado de control que se tenga sobre el sistema.

Las funciones que debe cumplir un reactor biológico pueden categorizarse en dos grupos:

Condiciones nutricionales | Proporcionar un medio de cultivo que contenga eltipo y la concentración adecuada de nutrientes. |
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Condiciones ambientales | * pH * Temperatura * Potencial REDOX * Oxígeno * Libre de organismos advenedizos (contaminantes) que compiten por nutrientes y ambiente. * Mantener uniformidad en la distribución de microorganismos, nutrientes y condiciones ambientales. * Eliminar calor generado por el sistema. * Mantener alsistema libre de una cantidad excesiva de espuma. * Proporcionar el grado adecuado de fuerzas de corte para promover transferencia de masa pero sin afectar la integridad física del microorganismo. |
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En el diseño de un fermentador debe darse consideración a aspectos como:

i).-Operar asépticamente por el tiempo que dure la fermentación

ii).- Proporcionar un mezclado adecuado queasegure una distribución homogénea de los nutrientes y oxígeno (en el caso de fermentaciones aeróbicas) en el seno del líquido, sin afectar la integridad física de las células.

iii).- Minimizar el consumo de potencia suministrada, por su repercusión sobre aspectos económicos.

iv).- Proporcionar un sistema adecuado para la eliminación del calor generado por la fermentación y lograr que semantenga la temperatura dentro de los límites óptimos para el proceso.

v).- Proporcionar un sistema para medición y control (si se requiere) del pH.

vi).- Contar con las facilidades para toma de muestras del interior del fermentador, sin poner en riesgo su operación aséptica.

vii).- Mantener la pérdida de agua por evaporación dentro de límites razonables y reducir al mínimo el arrastre de...