Producción de invertasa con células libres de s. cerevisiae en un biorreactor de tipo tanque agitado

Laboratorio de Bioconversiones

Práctica 6.
Producción de invertasa en un Biorreactor con células libres de S. cerevisiae
Equipo 3
BERNAL CASTAÑEDA Bianca E.; DOMÍNGUEZ GÓMEZ Daniel;
ENRÍQUEZ CERDA Noemí A.; MARTÍNEZ OLVERA Omar I.

Profesores
Ing. Héctor Molina Jiménez
Dra. Carmen Oliver Salvador

5BV1
1 de junio de 2011

Práctica 6. Producción de invertasa en un Biorreactorcon células libres de S. cerevisiae

BERNAL CASTAÑEDA Bianca E.; DOMÍNGUEZ GÓMEZ Daniel; ENRÍQUEZ CERDA Noemí A.; MARTÍNEZ OLVERA Omar I.
Ingeniería Biotecnológica, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Resumen
La práctica consistió en el seguimiento y control de una biorreacción para la producción de la enzima invertasa, usando la levadura S. cerevisiae. Para lograr elobjetivo fue necesario el cuidado de ciertas condiciones que serian puntos críticos para el éxito de la reacción. Se utilizó un Biorreactor de tanque agitado nivel laboratorio, con capacidad de 5 litros durante 25 horas a temperatura, aireación y agitación controlada.

Introducción

El uso de Biorreactores representa una herramienta indispensable para la biotecnología, ya que estos sirven paraproducir compuestos a través de sistemas biológicos. Un biorreactor o fermentador se define como “aquel dispositivo que proporciona un medio ambiente controlado que permite el crecimiento eficaz de las células y la formación de un producto”. El ambiente adecuado que proporciona un biorreactor, tiene que tener niveles óptimos de temperatura, pH, sustrato, sales, y oxígeno, para así convertir lasmaterias primas en productos específicos (metabolitos) de interés.

Tipos de biorreactores
Existen distintos tipos de biorreactores, básicamente tres:
• Fermentadores bucle agitado por aire (air-lift)
• Fermentadores de torre
• Fermentadores con agitación mecánica

Los fermentadores con agitación mecánica básicamente consisten de un tubo cilíndrico con un agitador en el fondo o en la partesuperior (Figura 1), estos son los más comúnmente usados debido a su fácil operación, confiabilidad y duración.

Estos biorreactores pueden variar en capacidad desde 1 litro hasta 30 litros. En estos tipos de fermentadores es necesario un motor para poder llevar a cabo la agitación, el motor deberá generar la suficiente potencia para asegurar que el medio de cultivo en el fermentador permanezcacomo una mezcla homogénea, para un biorreactor de 20 litros un motor de 1 kwatt es suficiente.

Las operaciones realizadas por estos Biorreactores son las siguientes:

1. Homogeneización, para mantener temperatura y distribución de concentración uniformes.
2. Mezcla sólido/líquido, para mantener una suspensión con una distribución de sólidos uniforme.
3. Procesos líquido/líquido, paradispersar una fase en otra, formar emulsiones y realizar extracciones.
4. Procesos gaseoso/líquido, para dispersar el gas en los líquidos, airear el líquido.
5. Intercambio de calor

Estos biorreactores cuentan con un sistema de agitación mecánico, y el número de propelas tiene que ver con el tamaño del mismo, se coloca a lo largo del eje cilíndrico del reactor, lo cual favorece también el intercambiode calor. Asimismo, cuentan con baffles (deflectores), los cuales son cortadores de corriente para prevenir la formación de vórtices en el medio (Figura 2).

Generalmente se colocan cuatro deflectores. La temperatura del medio se mantiene por la camisa
de metal o vidrio. Existen distintos tipos de agitadores, algunos mantienen el flujo en alineación axial y otros en alineación tangencial oradial. La forma de dichos agitadores depende de la viscosidad del líquido3.

Dependiendo del tipo de agitador que se seleccione, será el patrón de flujo y de los vórtices
generados; todo esto se calcula por parámetros como tiempo de mezclado, transferencia de masa y de calor, etc.

Figura 1. (Arriba) Esquema de un biorreactor de tanque agitado y Figura 2. (Abajo) esquema de los deflectores...