A. DISEO DEL BIOREACTOR:Los biorreactores son los equipos donde se realiza el procesos de cultivo (tambin comnmente denominado Fermentador), sean estado slido o lquido. Su diseo debe ser tal que asegure homogeneidad entre los componentes del sistema y condiciones ptimas para el crecimiento microbiano y la obtencin del producto deseado. Es importante tomar en cuenta los problemas de transferencia de calor y oxigeno sobre la cama de sustrato, los cuales dependen de las caractersticas de la matiz que se est utilizando para la fermentacin, siendo este, uno los principales factores que afectan el diseo y la estrategias de control.Los criterios ms importantes para el diseo del biorreactor pueden resumirse del siguiente modo dependiendo del tipo de biorreactor y la fermentacin a utilizar (Mitchell et al, 1992):1. El tanque debe disearse para que funciones aspticamente durante numerosos das, para que funcione aspticamente durante numerosos das, para evitar la aparicin de contaminantes en las operaciones de bioprocesos de larga duracin.2. Debe permitir una mayor rea de contacto ente las fases bitica y abitica del sistema, es decir, se debe proporcionar un sistema adecuado de aireacin y agitacin para cubrir las necesidades metablicas de los microorganismos3. El consumo de energa debe de ser el mnimo posible4. Entradas para la adiciones de nutriente y el control de Ph5. El crecimiento microbiano es generalmente exotrmico, por lo que, el biorreactor debe facilitar la transferencia de calor, del medio hacia las clulas y viceversa, a medida que se produce el crecimiento celular, adems de mantener estable la temperatura deseada6. Mantener las clulas uniformemente distribuidas en todo el volumen del cultivo7. Suministrar oxgeno a una velocidad tal que satisfaga el consumo.8. El diseo debe ser tal que permita mantener el cultivo puro; una vez que todo el sistema ha sido esterilizado y posteriormente inoculado con el microorganismo deseado.Los biorreactores ms utilizados a nivel industrial estn provistos de mecanismos de agitacin, dispersin y aireacin as como de sistema para el control de la temperatura, pH. Los biorreactores deben ser optimizados para obtener la mxima concentracin de productos de la fermentacin, como lo son la biomasa microbiana y/o metabolitos en un tiempo mnimo y menor costo de produccin.EQUIPO: BIOSTAT

El BIOSTAT Aplus es un fermentador, biorreactor compacto y autoclavable especialmente adecuado para tareas de formacin y desarrollo. El diseo compacto de la unidad de control centraliza todos los componentes, tales como sistema electrnico de control y medida, bombas, sistemas de control de temperatura, etc. todo en una sola carcasa, ayudando especialmente en el ahorro de espacio. Los sistemas preconfigurados para las aplicaciones microbianas o de cultivo celular facilitan la seleccin y permiten un inicio rpido y sin complicaciones en el laboratorio. EL BIOSTAT APLUS ES IDEAL PARA: Aplicaciones microbianas cultivo de bacterias, levaduras y hongos Cultivo celular clulas de animales, insectos y plantas Transmisin de matraces de vibracin o frascos de cultivo de tejido a la escala del reactor La expresin a pequea escala de protenas Educacin e investigacin

EQUIPAMIENTO Y FUNCIONES: Equipamiento completo en un paquete para aplicaciones microbianas o cultivo celular. Ordenador porttil para el control y adquisicin de datos incluido Control automtico de proceso de pH, pO2, velocidad de agitacin, mezcla de gas, espuma |nivel y bomba de sustrato Controlador de oxgeno disuelto en 2 etapas configurable con la velocidad de agitacin, la mezcla de gas o la adicin de sustrato Calibracin de pH en lnea y pantalla de tendencia Sistema flexible de mezcla de 4 gases con flujo individual para el equipamiento del cultivo celular. Sistema de enriquecimiento de oxgeno para el equipamiento microbiano Software de adquisicin y evaluacin de datos BioPAT MFCS/DA incluido. Instrucciones de colocacin y vdeo de instalacin para una sencilla puesta en servicio.

PARAMETROS DE TRABAJO DEL EQUIPO

VOLUMEN TOTAL: 5LVOLUMEN DE TRABAJO: 4LPERIMETRO: 53.5 cmALTURA: 34.5 cmDIAMETRO INTERNO: 16cm

TORNILLOS: 6DISTANCIA DE ROTOR- FONDO: 28.5 cmBARRAS EFLECTORAS: 4DISTANCIA ENTRE ROTORES: 16cm COMPRESOR DE AIRE: 0.5 1.5 VVM

CALIBRACION DEL EQUIPO

Calibracin del electrodo de pH:

Para calibrar el electrodo de pH utilizamos una solucin tampn de referencia en un nivel de pH entre 4-7, porque el pH de trabajo es de 4.2. Es importante preparar soluciones de cido y base, pero de bajas concentraciones para que se pueda alcanzar un buen equilibrio del pH de trabajo (4.2), porque si las concentraciones son muy latas, el sensor de pH har que la curva tenga forma sinodal y nunca se alcance el equilibrio del pH.

Calibracin del electrodo de oxgeno disuelto:

Control de oxgeno disuelto. Se utilizar nicamente como un controlador, es decir, que por lo menos nos brinde la lectura, pero Cmo funcionara como control?; el control del O.D. se base en notar lo siguiente:

1. Si baja la concentracin de O.D, entonces aadimos ms aire (usar un dispositivo de alimentacin de aire).2. Si la concentracin de O.D. es muy alta, se utilizara una vlvula que estrangule la alimentacin de aire para que baje la [O.D].Pero recalcando, nicamente utilizaremos el O.D como un controlador. Cmo calibramos el electrodo de O.D.? Para ello, utilizaremos en dos puntos (mximo y mnimo), es decir en 0 y 100%. Para 0%, utilizaremos una solucin donde no haya oxgeno (Sulfito de Sodio) y para 100%, utilizaremos agua saturada con aire (reflujo de aire en el lquido por 1 hora).

PARTES DE UN BIORRECTORCondensador (salida de gases)Ubicacin del cido y base (2 botellas de vidrio)Aislante/chaquetaaDifusor de aire Cabezal de acero inoxidableSistema de refrigeracinSistema para toma de muestra, ingreso de alimentacin e ingreso de cido- baseSensor de espuma Ubicacin de los electrodos de O2 y pHSensor de temperaturaIngreso de airePernos de ajuste

1. Motor: Eje de agitacin2. Vaso de vidrio: El material principal es el Boro silicatizado. Este vaso es muy resistente a la temperatura de esterilizacin (121C). Consta de un cabezal de acero inoxidable donde estn soportados el agitador y los sensores.3. Rotores: El equipo consta de 2 rotores, que constan de 6 ejes tipo turbina, cada uno.4. Filtro: El aire pasa a travs de un filtro (en el caso de la prctica realizada, utilizamos algodn como filtro).5. Aislante: El aislante tiene un funcionamiento similar al de una placa calefactora; es decir, que caliente y enfra de forma automtica. El aislante ayuda a evitar la transferencia de calor con el medio ambiente y mejor, en lo posible, el rendimiento del proceso, puesto que el equipo utilizado en la prctica es pequeo y se tiene esos inconvenientes de trabajo.6. Sensor de espuma: El equipo consta tambin de un sensor de espuma, el cual puede generarse porque el medio contenga protenas y otra cause de formacin de espuma podra darse por la aireacin y agitacin. Para estos casos se requiere del ingreso de un antiespumante para que rompa las burbujas formadas durante el proceso.7. Condensador: Es por donde se eliminarn los gases de la respiracin del cultivo, adems del aire que es poco miscible en agua y nitrgeno, los cuales pasan por un filtro para evitar contaminacin del ambiente de trabajo. Una parte del agua eliminada se condensa y retorna al equipo (aire condensado) y otra parte del aire es eliminado 8aire seco).8. Mangueras de trabajo: El equipo consta de tres mangueras adicionales, los cuales son utilizados para: Toma de muestra (para determinacin posterior de KLa) Ingreso del sustrato (sacarosa). Ingreso del cido o base (segn requiera el medio para regular el pH de trabajo de forma automtica).

EQUIPO DE MEDICION DE FLUJO DE AIRE A TRAVES DEL TIEMPORegulador de la alimentacinCabezales de bomba peristlticas: para base, para acido, podra utilizarse para la alimentacin

Este equipo nos permite conocer cuntos gr/L de clula se va a producir y segn ello se calcula la cantidad de aireacin que se pondr al proceso. Las mangueras de trabajo estn unidas a este equipo y todo el conjunto est unido a un ordenador monitoreado con ayuda de un software especial para este trabajo de C.L.A. Consta de un controlador de flujo de alimentacin, tres cabezales de bomba peristlticas.