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ess

Stor

yLa medición del nivel de CO2 acelera el "scale up"

de los procesos de fermentación en desarrollo

El sensor InPro 5000 de METTLER TOLEDO permite medir in situ y en tiemporeal, con precisión y fiabilidad, el nivel de CO2 disuelto durante un periodocompleto de cultivo, con una transferencia variable de gas de la fase líquida ala gaseosa.

INGOLDLeading Process Analytics

Genómica microbianaEl Kluyver Center utiliza la genómicamicrobiana para mejorar el rendimientode los microorganismos en los proce-sos industriales de fermentación. Lafermentación se utiliza en la producciónde materias primas renovables paraproductos e ingredientes alimentarios,bebidas, compuestos farmacéuticos,productos de química fina y productosquímicos a granel.

Kluyver Center, Delft (Países Bajos)El Kluyver Center for Genomics ofIndustrial Fermentation, en Delft (PaísesBajos), es un consorcio de varias uni-versidades y centros de investigación.El centro colabora estrechamente conElscolab, una empresa que lleva másde 20 años representando a Ingold deMETTLER TOLEDO en los países delBenelux, en el ámbito de los sistemasde análisis de procesos.

Fig. 1: Fermentador de laboratorio de 4,0 litros con sensor de CO2 montado lateralmente.

2 METTLER TOLEDO Success Story

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Alcance de las posibles aplicacionesPara contribuir a los programas de in-vestigación que comprenden fermenta-ción de levadura, fúngica y de ácidoláctico, biocatalizadores y herramientasgenómicas, incluida la bioinformática,el centro está siempre atento a los pro-gresos de la tecnología de medición insitu y en tiempo real.

Así, Martin Hoogedoorn, especialista enproductos de Elscolab Nederland B.V.,presentó el nuevo sistema de medidade nivel de CO2 de METTLER TOLEDO aSjaak Lispet, director de equipos delcentro.

Importancia de la medición del nivelde CO2 en condiciones dinámicas“Después del pH y el oxígeno disuelto,el CO2 disuelto es el parámetro demedida más relevante para nosotros”,declaró Sjaak Lispet. Frederik Aboka,un estudiante del Doctorado en Inge-niería de Bioprocesos, explicó por quées tan importante poder medir in situ yen tiempo real el CO2 disuelto. “El dió-xido de carbono estimula o inhibe mu-chos cultivos celulares. Así pues, medirel nivel de CO2 disuelto en un procesoes muy útil. Si no se dispone de unsensor para medirlo directamente en elproceso, el valor real puede calcularsea partir de los valores de O2 y CO2 en el gas residual, de O2 en solución y delos caudales relevantes. Es un cálculosencillo y bastante fiable en condicio-nes de estado constantes, pese a lasmuchas suposiciones que implica. Sinembargo, en condiciones dinámicas,no es fácil justificar muchos de los su-puestos relativos. En tal caso, es pre-ferible determinar el contenido en CO2

en el caldo de fermentación mediantela medición in situ y en tiempo real“.

Paso a producción más rápidoEl sensor de CO2 in situ facilita infor-mación sobre la fase líquida del bior-reactor. Debe tenerse en cuenta que,generalmente, la fase líquida no estáen equiIibrio termodinámico con la fase gaseosa durante el proceso. Lamedición en la fase líquida se centra en valores de condición real del coefi-ciente volumétrico de transferencia.Este coeficiente es un importante pará-metro para el diseño y el “scale up” debiorreactores. En todos los procesos enque el CO2 disuelto tiene una importan-cia clave en el metabolismo, su medi-ción in situ permite pasar más rápi-damente a una escala mayor deproducción durante el desarrollo delproceso y, por fin, comercializar anteslos nuevos productos.

Aplicación del sensor de CO2

InPro 5000Con respecto al uso dado al sistema demedida de CO2, Frederik Aboka explicó:“En nuestro laboratorio, el sensor este-rilizable InPro 5000 se utilizó de dosformas en la fermentación aeróbica delevadura. Primero, montado lateral-mente en una posición fija, en un fer-mentador de laboratorio de 4,0 l, durante todo el periodo de cultivo (fig. 1). En el segundo caso, el sensorse instaló como se indica en el dibujo(fig. 2). En esta configuración, el sen-sor se colocó en una pequeña célulade medida diseñada por nosotros. Elcaldo de cultivo se extraía del bior-reactor y se introducía en la célula conayuda de una bomba”.

www.mt.com/proPara más información:

Medición fiable y estableEn cuanto a los resultados, FrederikAboka afirmó: “Ya podemos adelantarque los estables valores de medida denivel de CO2 que ofrecía el sensorInPro 5000, nos satisfacieron plena-mente. Ahora estamos analizando losdatos que se publicarán en una revistacientífica para ponerlos a disposiciónde todos los interesados”.

Agradecemos a Frederick Aboka estadescripción inicial de su proyecto deinvestigación, al que nos complacehaber contribuido con el sensor de CO2

InPro 5000.

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Mettler-Toledo AGProcess AnalyticsIm Hackacker 15CH-8902 UrdorfSuiza – 07 / 06

A–Bioréacteur avec cellules actives

A B C

B–Cellule de mesure

Sonde de CO2 dissous

C–Pompe

Fig. 2: Configuration expérimentale pour la mesure du CO2 dissous à l’extérieur du bioréacteur.