Biorreactores

BIORREACTORES Y APLICACIONES

1. INTRODUCCION

Al hablar de biorreactores habrá que hacer distinciones entre tamaños, formas de operación y configuración geométrica; considerándose como el corazón de todo proceso biotecnológico. Ya que se lleva acabo la transformación de la materia prima al producto de interés.

2. ¿QUE ES UN BIORREACTOR?

Un biorreactor es por tanto un dispositivo biotecnológico que debe proveer internamente un ambiente controlado que garantice y maximice la producción y el crecimiento de un cultivo vivo; esa es la parte biológica. Externamente el biorreactor es la frontera que protege ese cultivo del ambiente externo: contaminado y no controlado. El biorreactor debe por tanto suministrar los controles necesarios para que la operación o proceso (bioproceso) se lleve a cabo con economía, alto rendimiento (productividad) y en el menor tiempo posible; esa es la parte tecnológica.

Es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo en el que se lleva a cabo un proceso químico, este proceso puede ser: anaeróbico y aeróbico. Un biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propias: temperatura, pH, oxígeno disuelto y velocidad de agitación o circulación, deben ser cuidadosamente monitoreadas y controladas.

Son comúnmente cilíndricos variando en tamaño desde algunos milímetros, hasta metros cúbicos; y son usualmente en acero inoxidable. Es un sistema empleado para hacer crecer células o tejidos en operaciones de cultivo celular.

3. CLASIFICACION DE LOS BIORREACTORES

1) Por su forma y tipo de agitación

Agitación mecánica: utilizan equipos mecánicos.

Agitación neumática: utilizan gas a presión.

AGITADO

COLUMNA PROPELAS

CIRCULACION AIR LIFT

JET

BIORREACTOR AGITADO

Es un cuerpo cilindrico con tapas elipsoidales semiesfericas; dependiendo del tamaño del reactor;el motor se pone en la tapa superior o inferior.

BIORREACTOR DE COLUMNA

Es un tipo de reccion que carece de transmicion mecanica para mezclar caldo de cultivo.

BIORREACTOR DE CIRCULACION

La denominacion de este tipo de reactores, se debe al patron de circulacion definido del liquido en el reactor.

Se dividen:

- Propelas: Tiene forma de aspa en la parte inferior del reactor; asegurando un bombeo de gran eficacia.

- Air lift: Tienen forma de columna o torre en su interior tiene al menos dos zonas, una de flujo ascendente y otra de flujo descendente.

- Jet: Son aquellas que utilizan una bomba recircular en el medio en el que tiene dos tubos verticales con separador superior.

2) De acuerdo a las fases: homogéneos o heterogéneos

- Biorreactores homogéneos: las células (o enzimas) permanecen en suspensión en el medio de cultivo durante todo el proceso.

- Biorreactores heterogéneos: las células (o enzimas) están unidas a una fase solida en contacto eco el medio de cultivo.

3) Por el tipo de operación (continuos, semicontinuos, discontinuos)

- Modo discontinuo o batch: El crecimiento demicroorganismos en batch se refiere a que las células se cultivan en un recipiente con una concentración inicial, sin que esta sea alterada por los nutrientes adicionales o el lavado, por lo que el volumen permanece constante y solo las condiciones del medio (pH, temperatura, la velocidad de agitación, etc.) son controladas por el operador. El proceso finaliza cuando todo el substrato es consumido por la biomasa. Esta forma de cultivo es simple y se utiliza extensamente tanto en laboratorio como a escala industrial.

- Modo semicontinuo o fed-batch: En un cultivo semicontinuo o fed-batch, los nutrientes son alimentados al biorreactor de forma continua o semicontinua, mientras que no hay efluente en el sistema. Según sea el objetivo de la operación, la adicion interminentedel sustrato mejora la productividad de la fermentación manteniendo baja la concentración del sustrato. Un proceso de este tipo está restringido por la capacidad volumétrica del reactor.

- Modo continuo: un cultivo continuo consiste en alimentar nutrientes y retirar productos continuamente de un biorreactor. Bajo ciertas condiciones el cultivo puede alcanzar un estado estacionario, donde no existe variación con el tiempo del volumen del biorreactor. De esta manera se puede utilizar para producir sustancias biológicas a condiciones óptimas y para estudios fisiológicos. Los tipos de biorreactores para cultivo continuo son los de tipo tanque completamente agitado (CSTR) que comprende el quimiostato y al turbidostato y el de tipo tubo con flujo tapón (PFR).

4) Biorreactores especiales: de estado sólido y fotobiorreactores

4. APLICACIONES DE LOS BIORREACTORES

Industria química

Energías renovables

Industria alimenticia

Industria papelera

Industria farmacéutica

Industria del medio ambiente y reciclaje

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