Sistemas de control involucrados

• Durante la operación de un Biorreactor o en cualquier proceso en general , se sigue cierto sistema de control , este consta de los siguientes elementos

• Sistema de entrada : Es el estimulo o mandato aplicado a un sistema de control (En este caso un Biorreactor , puede ser cualquier variable física que provienen generalmente de una fuente externa de energía

• Salida: Que es la variable que vamos a medir y es la respuesta real obtenida del sistema de control

• Elemento de control: Es aquel que determina que acción tomar dada una entrada en el sistema de control

• Elementos de medición: Produce una señal relacionada con la condición de la variable controladora y proporciona la señal de retroalimentación para comprobar si existe un error

Sistemas Diversos en el Biorreactor

• Sistema de enfriamiento : Como el proceso de fermentación libera una gran cantidad de calor , es necesario ser enfriado , esto se puede llevar a cabo mediante “ Agua de enfriamiento” “Chaquetas externas” y/o “serpentines”

Sistemas Diversos en el Biorreactor

• Sistemas de control como : Válvulas , Actuadores, etc.

• Sistemas de medición como: Sensores de temperatura.

Sistema de control de ácidos

• Consta de las siguientes partes:

1. Dispensador aséptico de ácido (HCl)2. Filtro microporo en línea3. Manguera flexible resistente al ácido4. Bomba peristáltica

Sistema de control de alcali• Debe constar de las siguientes partes:

1. Dispensador aséptico de álcali (NaOH)

2. Filtro microporo en línea

3. Manguera flexible resistente al acido

4. Bomba peristáltica

Esterilización del Biorreactor.

• Primero vamos a definir la palabra asepsia :

• Es un conjunto de métodos aplicados para conservar condiciones de esterilidad.

• Un biorreactor puede esterilizarse , destruyendo los microorganismos, con algún agente letal como calor, radiación o un producto químico o separando los organismos viables mediante un procedimiento físico como la filtración.

Esterilización del medio de cultivo•

Un conjunto de factores influyen en el éxito de la esterilización por calor: el número y tipo de microorganismos presentes, la composición del medio de cultivo, el valor del pH y el tamaño de las partículas en suspensión. Las células vegetativas son eliminadas rápidamente a temperaturas relativamente bajas, pero para la destrucción de las esporas se necesitan temperaturas de 121°C.

Esterilidad del aire que entra y sale•Los métodos existentes para la esterilización de los gases incluyen la filtración, inyección de gas (ozono), depuración de gas, radiación (UV) y calor. De todos estos, sólamente la filtración y el calor son prácticos a escala industrial , el aire que sale del biorreactor también debe tener un diámetro de poro de 0,45 micrones, para impide el paso de microorganismos, agentes externos y esporas.

Clasificación de las fermentaciones por el tipo de operación

1. Proceso continuos 2. Procesos en batch o discontinuos 3. Procesos en batch alimentado o

semicontinuos

Cultivos en batch• El reactor se carga con la especie reactiva y, a medida que

procede la reacción, cambian las condiciones en el reactor al consumirse los reactivos y formarse los productos. Cuando se ha alcanzado el nivel deseado de reacción, se vacía el reactor, se limpia y el proceso se repite.

Ventajas del cultivo en batch1. Menor riesgo de contaminación2. Flexibilidad operacional cuando los Fermentadores se

utilizan para distintos productos 3. Control más cercano de la estabilidad genética del

organismo.

Desventajas del cultivo en batch

1. Los fermentadores deben ser vaciados, limpiados, esterilizados y recargados antes de cada fermentación.

2. En un proceso continuo, por el contrario, una corrida puede durar semanas o meses, es decir que el tiempo no productivo es, en proporción, pequeño

3. - Existe inhibición por altas concentraciones de sustrato

Cultivos continuos

• Es aquel en el que existe un flujo continuo de reactivos frescos hacia el reactor y el producto fluye continuamente hacia fuera.

Se compone de: 1. Un reactor con un volumen de cultivo

constante 2. Entrada de nutrientes constante 3. Salida de biomasa

Cultivos continuos

• Pasos: 1. Carga con inóculo de cultivo 2. Agregado de medio de cultivo fresco 3. Lavado(flujo de salida)

4. Mantener el volumen constante

Una vez que el sistema alcanza el equilibrio, el número de células y la concentración de nutrientes en la cámara permanecen constantes, y entonces se dice que el sistema está en estado estacionario, con las células creciendo exponencialmente.

Cultivos en Batch alimentado

En este método al menos uno de los sustratos se va añadiendo continuamente durante el proceso, es una variación del sistema discontinuo y tiene ventajas con respecto al sistema en batch, como :

1. Evita procesos de represión por exceso de nutrientes 2. Es el proceso más utilizado en fermentaciones industriales