Cinetica de la fermentacion continua

CINETICA DE LA FERMENTACION CONTINUA
INTRODUCCION

Un sector de las biotecnologías es el de los procesos de fermentación, centro de aplicaciones industriales de la ingeniería microbiológica. Los microorganismos naturales o alterados genéticamente (mediante alguna de las herramientas de las técnicas ya vistas) se cultivan en cubas de fermentación.
Hay, a grandes rasgos, tres tipos defermentaciones, según el procedimiento que se emplee. Algunas fermentaciones necesitan un medio de cultivo líquido, otras un sustrato sólido y, por último, otras exigen una combinación de ambos.
Hace ya más de una década, se está extendiendo una nueva forma denominada fermentación en continuo. Ésta consiste en introducir continuamente en la cuba un flujo de sustancias nutritivas y del sustrato que se hade transformar, extrayendo de modo regular el producto de la fermentación. Las operaciones son controladas automáticamente por ordenador (parámetros físicos y biológicos de las reacciones químicas); los microorganismos o las enzimas aisladas pueden estar en suspensión en el medio líquido englobados en microesferas porosas (técnica del lecho fluido) o inmovilizados sobre un soporte sólido poroso,por cuyos intersticios circula el líquido.
MARCO TEORICO
El crecimiento celular y la síntesis de producto son procesos dinamicos que cambian continuamente durante la fermentación y terminan después de un periodo de tiempo relativamente corto. Sin embargo, mediante el cultivo continuo es posible mantener el crecimiento y la síntesis de producto. Ademas, el cultivo continuo permite mantener lavelocidad de crecimiento (µ) y las características físico-quimicas del medio ambiente constantes. Durante largos periodos de tiempo. La técnica de cultivo continuo ha sido desarrollada durante los últimos 30-40 años. En esta monografía no analizaremos la técnica de una forma exhaustiva, sino que se centrara en sus principios fundamentales y en su aplicación al estudio y desarrollo de cepas microbianasproducto de la recombinación genética.
El método de cultivo inicialmente desarrollado por Monod, consiste en alimentar continuamente medio de cultivo a un fermentador, al mismo tiempo que se extrae una mezcla de medio de cultivo, células y productos, de tal forma que el volumen de fermentación se mantiene constante. Este tipo de fermentador se conoce comúnmente como quimiostato y se caracterizapor mantener una composición química constante del medio de cultivo, una vez que se alcanza el equilibrio dinamico. Esta propiedad hace que el quimiostato sea ideal para investigar la respuesta de los microorganismos ante el medio ambiente, asi como para la producción de células y otros productos en condiciones ambientales optimas.
El quimiostato se basa en la utilización de un nutriente comonutriente limitante, manteniendo su concentración a un nivel mas bajo que de cualquier otro en el medio de cultivo. El nivel del nutriente limitante controla la concentración de células durante el cultivo continuo. Cualquier nutriente necesario para el crecimiento celular puede ser utilizado como limitante.
La teoría de cultivo continuo esta basada en el medelo de Monod que, como ya hemos visto,establece que la velocidad especifica de crecimiento es función de la concentración del nutriente limitante.



Esto implica que es capaz de fijar la velocidad de crecimiento mediante la manipulación de la concentración del nutriente limitante. La interacción entre nutriente limitante y velocidad de crecimiento, en cultivo continuo, se puede describir matemáticamente empleando el balance demateria, bien sea basándose en células o en concentración de sustrato.

Balance de células
dX
dt
F0
V
F
V
El balance de materia basado en las células presentes en un cultivo continuo es el siguiente
. X0 . X + µX – αX =

Entrada de celulas – Salida de celulas + Crecimiento celular – Muerte celular = Acumulacion
Donde:
X0 = Concentracion celular...