tema 11biorreactores1

8/9/2019 Tema 11Biorreactores1

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escala industrial de producción los procesos para

obtención de shikonina por cultivo de células de

ospermun ery ro zon, pues o a pun o por a

Industrias Petroquímicas Mitsui,

O

O

O H

O H

O-Glc-Glc

OH

y biomasa de ginseng en otras industrias.Glc-Glc-O


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os procesos n us r a es requ eren e res pun os

fundamentales:

•Crecimiento eficiente en grandes volúmenes

• Acumulación de metabolitos secundarios en el cultivo

• e proceso mp ca oconvers n o pro ucc n eenzimas, que esto ocurra en las condiciones de

operación del proceso


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Es necesario ajustar algunos parámetros :

• tensión de oxígeno

• dióxido de carbono

• pH

•

•

• densidad del cultivo


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microbianas

dediferenciadas

biorreactor

Tamaño 2-10 m 10-200 m Rápida sedimentación,

ma or sensibilidad al corte

Célulasindividuales

puedenobtenerse

forman agregados Rápida sedimentación

e oc a e

crecimiento

ta

td 1-2 horas

a a

td 2-5 días

argos procesos,

problemas para mantener

esterilidad

inóculo

- .

Dificulta la posibilidad de

escalado

esfuerzo de

corte

velocidad de agitación

,

bajo KLa


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Diseños básicos de biorreactores para múltiples

aireaire aire

Tanque agitado Columna de air lift burbujas


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Factores fundamentales que afectan el diseño:

transferencia de oxígeno•bajos requerimientos de oxígeno ( 1-10 mmol.h-1l-1)

(microorganismos 5-200 mmol.h-1l-1)

•baja solubilidad de O2 (sustrato limitante)

•La medida de transferencia de O2 es el KLa (coeficientevolumétrico de transferencia de oxígeno)


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KLa (coeficiente volumétrico de transferencia deoxígeno)

dCL/dt = KLa (C* - CL)

ln (C* - CL ) = KLa . t

KLa es afectado por:

•la velocidad del flujo de aire

•el grado de agitación

• as prop e a es reo g cas e cu vo y os an espuman es


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transferencia de oxígenoagitación

•Aumenta el área de transferencia de oxígeno por la

ormac n e peque as ur u as

•Retarda el escape de burbujas desde el líquido

•Previene la coalescencia de las burbujas de aire

•Disminuye el grosor de la interface gas/líquido al crear

un flujo turbulento


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MIXING/AERATION

AS AN ESSENTIAL MASS TRANSFER FACTOR

•Supply of the nutrient components to cells (moreprecisely, cell agglomerates)

•Prevention of sedimentation

• ecur ng o eat trans er

•Solubilit of the nutrient's com onents which are less

soluble.


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The sampling construction should be such so that measures

-avoided.


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The most simple vessel is a carboy system

-

fitted with four tubes:

-

air-out

-

sample-out/Inocula in

Filtered compressed air is

employed for oxygen supply,

aeration and agitation of the

medium.


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A roller-bottled system using a round flask was

.


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A V-shape fermentor was proposed by Veliky and Martin

two teflon-coated stirring barson a glass pin situated at the

bottom of the flask.

located at the bottom.

e op o e as s ewith three tubes:

air-in

air-out

medium-in


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the most common types of system is a stirred-jar fermentor


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Kato et al. suggested that an agitationspeed of 50 to 100 r.p.m. was mostappropriate for the growth of tobaccocells in stirred-jar fermentors.

It is true that cultured lant cells are

more fragile than microbial cells,

however, Martin noted: "it seems

resistance to shear effects and that a

single optimum agitation speed

cannot be designed for all lines"


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ancla espiral paletas planas celulas ascenden

The mixer's diameter is normally 1/3 - 1/2 from the diameterof the reactor vessel

e ocat on o t e m xer s ax s epen s on t e act w et er

the bioreactor has the upper or lower drive


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La turbina de Rushton es el modelo mas difundido

Su diámetro es de1/3 del diámetro del reactor

Agitador de paletas incl inadas Agitador de paletas planas o Rushton


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CSTR

mechanical mixing and air-sparged

Sparger

•The supply of compressed air is real ized

•

in the lower part (d = 0.05 - 0.15 mm).


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Dalton en 1978 diseñó un reactor de bajo esfuerzo

“ ”


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ra u e

Bubble

Aire

Airlift - uses air sparging to pneumatically mix the media


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Hibrido CSTR- air lift Air lift de loop externo


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Tanaka et al. designed a rotary-drum type fermentor having an

in-let and an out-let at the side of the fermentor

Tanaka, H., et al., Biotechnol. Bioeng., 24 2359 (1983)


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bIORREACTORES

The fermentor i tself rotates slowly l ike as a rotary bottle.


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Otros modelos para células indiferenciadas


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Bolsas descartables


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“

AND ANIMAL CELLS”

Biotechnology Letters Vol 7 No 7 467-470


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Comparison of Yield and Productivity for Cell Mass and Anthraquinones in

Varoius Reactor Systems

. per ora e s mpe er

1. Shake flask

. a r- reac or

Wagner, F. In "Plant Tissue Culture and Its Bio-technological application"

Ed. Barz, W. et al., p. 250 (1977). Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.t reactor

2. flat blade turbine 4. draft tube reactor

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