7/25/2019 ...Bioreactor Multifuncional111

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INTRODUCCION

Un biorreactor es un equipo en el que se pueden realizar reaccionesbioqumicas para convertir cualquier sustrato en un producto de utilidad porla accin de biocatalizadores (enzimas, clulas o estructuras subcelulares)

(Chisti y Moo-oun!, "##")$

Con el transcurso del tiempo se han dise%ado distintos tipos debiorreactores& como los a!itados mec'nicamente (a!itador movido por unmotor), de a!itacin neum'tica (aire u otro !as), reactores para cultivo conclulas inmovilizadas (lecho o o *uidizado) y al!unos que combinancaractersticas de distintos dise%os, como los de a!itacin mec'nica consuministro de aire y recientemente reactores airli+t (de a!itacin neum'tica)con a!itadores mec'nicos (Chisti y aure!ui-azza, "##")$ .odos estosdise%os tienen como n meorar las condiciones de cultivo, sobre todo latrans+erencia de o/!eno (+actor limitante del crecimiento enmicroor!anismos aerobios)$

0l n de ste trabao +ue dise%ar y construir un reactor que pueda operar dedistintas +ormas (biorreactor multi+uncional) a n de obtener condicionesvariadas de mezclado y trans+erencia de o/!eno, y que permita trabaar unmayor n1mero de sustratos y2o biocatalizadores$ 3e pretende que dichodise%o ten!a aplicaciones en distintos procesos, como el desarrollo deproductos +ermentados y apoyo para investi!aciones biotecnol!icas$

3e caracteriz hidrodin'micamente el biorreactor en cada una de sus

con!uraciones, de tal +orma que permitiera el an'lisis de los par'metrosprincipales, como tiempo de mezclado y coeciente de trans+erencia deo/!eno, para la eleccin de la variante adecuada (columna de burbueo,airli+t o reactor a!itado mec'nicamente) de acuerdo a los biocatalizadores ysustratos que se van a emplear, as como los productos que se quieranobtener$

0n la mayora de los bioprocesos las clulas y los biocatalizadores est'nsumer!idos y suspendidos en un medio en el que pueden mantenerseactivos, permitiendo a la vez, la solubilidad de los sustratos (Chisti y Moo-

oun!, "##")$

0l +uncionamiento ptimo de cualquier biorreactor depende de di+erentes+actores entre los que se encuentran (3cra!!, 4556)7

8 9a concentracin de biomasa que debe permanecer alta para que lastrans+ormaciones bioqumicas puedan e+ectuarse con mayor eciencia$

8 Una adecuada trans+erencia de o/!eno que permitir' el crecimiento delosmicroor!anismos aerobios (Chisti, 45:5)$

8 0l mantenimiento de las condiciones estriles para evitar contaminaciones

en el medio de cultivo$

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8 ;!itacin e+ectiva para que la distribucin de los sustratos ymicroor!anismos en el reactor sea uni+orme$

8 0liminacin del calor que se produce por la a!itacin mec'nica o por elmismo crecimiento microbiano y que puede a+ectar el desarrollo del cultivo$

8 Creacin de las condiciones correctas de corte ya que las velocidadeselevadas pueden ser da%inas para el microor!anismo, pero las baastambin pueden ser indeseables debido a la *oculacin o al crecimiento debiomasa sobre la pared del reactor y sobre el a!itador, lo cual provocar'hetero!eneidad en el sistema$

1. Modo de operacin de los biorreactores.

0/isten distintas +ormas de operacin en los reactores que in*uyen en elresultado de la +ermentacin (3h

a. Operacin discontinua o por lotes$ 3e inicia con la inoculacin de unmedio preesterilizado dentro de un reactor que o+rezca un buen mezclado$0/iste un periodo especco de reaccin durante el cual la composicin delmedio cambia a medida que los nutrientes se consumen para producirbiomasa y metabolitos$ 0l volumen del medio permanece pr'cticamenteconstante, e/ceptuando prdidas mnimas por evaporacin$ 9a principalventaa de este sistema es su bao costo y es 1til cuando los niveles deproduccin son peque%os$

b. Operacin continua$ 9a +ermentacin empieza como en el cultivo porlotes y cambia a una alimentacin continua cuando se ha obtenido unaconcentracin adecuada de biomasa$ 9a velocidad de alimentacin esconstante y el volumen del medio no cambia, ya que los productos seobtienen a la misma velocidad de alimentacin$ 3e lle!a a unaconcentracin constante sin importar el tiempo y la posicin en elbiorreactor$ 9as principales ventaas son el alto !rado de mecanizacin yautomatizacin que lo hacen 1til para la produccin a !ran escala$

c. Operaciones semi-continuas o fed-batch$ =uede considerarse unacombinacin de las dos operaciones anteriores, en este caso el biorreactortrabaa por lotes durante un tiempo y cuando el sustrato limitante delcrecimiento es a!otado el +ermentador es alimentado nuevamente, por loque el volumen del medio se incrementa con el tiempo$ 0l medio se obtieneal nal del perodo establecido del proceso$

>ste sistema presenta un alto nivel de *e/ibilidad, ya que para satis+acer lademanda de un crecimiento e/ponencial en la poblacin celular slo debeaumentarse la velocidad de alimentacin sin necesidad de vaciarcompletamente el reactor, los biocatalizadores presentes en el volumen que

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se dea como base en el reactor pueden servir para mantener la conversinde los sustratos que se est'n alimentando (?rdaz y col, "##@)$