Facultad de Ciencias de la Salud

Escuela de Farmacia y Bioquímica

CURSO: Tecnología farmacéutica II

CICLO: IX

DOCENTE: Q.F. Pomatanta Plasencia Edwin

INTEGRANTES: Alayo Linares, Marina

Alcantara Diaz, Jhina

Crus Chahuarez, Miriam

Leon Soco, Jesus

Salas Vega, Karla

Solano Cruzad,o María

Torres Rebaza, Viviana

TRUJILLO – PERÚ

2013

EQUIPOS FERMENTADORES O

BIORREACTORES

Identificar y describir las

caracteristicas de los distintos

Equipos Fermentadores o

Biorreactores cononciendo el

manejo y costo de ellos.

FERMENTACIÓN

Es un proceso de oxidación incompleto, siendo el producto final un

compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan

los diversos tipos de fermentaciones.

FERMENTACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA

Proceso realizado en un fermentador o biorreactor, mediante el cual

determinados sustratos que componen el medio de cultivo son

transformados por acción microbiana en metabolitos y biomasa

Microorganismo Aumenta concentración.

Medio Se va modificando

Resultado:

Formación de nuevos productos como consecuencia del metabolismo.

BIORREACTORES.

Un birreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un

proceso químico que involucra organismos o sustancias

bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos.

puede ser aeróbico o anaeróbico. son comúnmente

cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta

metros cúbicos .

Son usualmente fabricados en acero inoxidable. busca

mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH,

temperatura, concentración de oxígeno, etc.) al organismo o

sustancia química que se cultiva.(2)

CARACTERISTICAS DE LOS

BIORREACTORES

Calidad de mezclado; incluyendo tiempo de mezcla y

patrones de flujo que favorezcan tanto la distribución

de la materia prima en el biorreactor como su

conversión a producto

Altas velocidades de transferencia de masa,

momento y calor, a bajo costo o con economía

aceptable.

Factibilidad técnica y económica en la construcción

de unidades de gran volumen.

Bajos costos de operación y mantenimiento.

Operación aséptica.(4)

FUNCIÓN DEL BIORREACTOR

La función principal es de proveer un

medio controlado para alcanzar el

crecimiento optimo y la formación de

productos finales óptimos o

cualquiera de ambos, en el sistema

celular particular empleado. (1)

Las "tareas" que realiza el biorreactor

pueden resumirse del siguiente modo:

a) Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el

volumen de cultivo a fin de prevenir la sedimentación o la

flotación.

b) Mantener constante y homogénea la temperatura.

c) Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes.

d) Suministrar oxígeno a una velocidad tal que satisfaga el consumo.

e) El diseño debe ser tal que permita mantener el cultivo puro; una

vez que todo el sistema ha sido esterilizado y posteriormente

sembrado con el microorganismo deseado (4).

Los bioreactores pueden

clasificarse también de la

siguiente forma

OPERACIÓN DE UN BIORREACTOR

1.- Lote o Discontinuo (Batch). por lotes o

tandas, sin alimentación; se coloca dentro

del biorreactor la carga total de cada

proceso (tanda o lote) de cultivo o

fermentación y se dejar que se lleve a

cabo el proceso productivo o la

fermentación por el tiempo que sea

necesario; el cuál se denomina tiempo de

retención.

Características Generales

Permite que se lleve a cabo la incubación en condiciones

óptimas de fermentación.

A lo largo de toda la fermentación no se añade nada, excepto

oxígeno (en forma de aire), un agente antiespumante y ácidos o

bases para controlar el pH.

La composición del medio de cultivo, la concentración de la

biomasa y la concentración de metabolitos cambia

generalmente como resultado del metabolismo de las células

observándose las cuatro fases típicas de crecimiento: fase de

latencia, fase logarítmica, fase estacionaria y fase de muerte.

2.- Lote alimentado o Semicontinuo (Feed-

Batch). Con alimentación de una línea de

entrada o alimentación (F1) para que el

sistema de cultivo tenga un producto

(biomasa) con máximo de crecimiento

(exponencial) y aumente la productividad.

Todos los sustratos se añaden al principio

de la fermentación.

los sustratos se añaden escalonadamente

a medida que progresa la fermentación.

La formación de muchos metabolitos

secundarios está sometida a represión

catabólica (efecto glucosa).

CARACTERÍSTICAS

GENERALES

3. Continuo o quimiostato. Se alimenta una línea

de entrada F1 o alimentación y se drena una

línea de salida F2 o lavado; de manera que los

flujos o caudales de ambas líneas sean iguales

y la producción sea continua.

Se establece un sistema abierto

No se utilizan de forma general en la industria,

debido fundamentalmente al mayor nivel de

experiencia que se tiene en el crecimiento de

células en fermentación discontinua, el coste de

producción de biomasa mediante cultivo

continuo es potencialmente inferior al de cultivo

discontinuo.

CARACTERÍSTICAS

GENERALES

TIPOS DE BIORREACTORES

Es un reactor tipo tanque agitado que

esta dotado con diferentes sensores

que permiten realizar un seguimiento

en tiempo real de los cambios del

fluido debido a los procesos

metabólicos de los microorganismos

presentes, además de permitir el

control en la formación del biofilm con

el uso de cupones que se introducen

al reactor y luego son analizados con

técnicas complementarias como la

microscopia de fluorescencia o la

microscopia electrónica (2)

Biorreactores de tanque agitado de paletas y

con inyección de aire o paletas:

Tipo flujo (ideal): flujo en mezcla perfecta

Relación altura/diámetro: es < 2

Versátiles: permite cambios, uso multipropósito

Los mas empleados

Es más flexible en las condiciones de operación

Es más fácil de conseguir comercialmente

Provee una eficiente transferencia de gases a las células y es el tipo con el que se tiene más experiencia.

Agitados mecánicamente (tipo de agitadores): consumo relativamente elevado de potencia

Otros elementos: bafies deflectores, rompe espumas

Aireados (células aerobias): distribuidores de aire

Transferencia de calor: serpentines, camisas

Tipo de operación: discontinua, semicontinua, continua

Distribución homogénea del catalizador : Agitación

Agitación mecánica Reactor tipo TANQUE AGITADO

CARACTERÍSTICAS GENERALES

APLICACIONES O USOS:

Es muy empleado, en todas las escalas de

producción, en laboratorios de investigación o en la

industria de fermentación, pueden utilizarse incluso

para la fermentación de reologia compleja y en

procesos en los que se exigen altas velocidades de

transferencia de masa y de calor. (1)

COSTOS.A pesar de su versatilidad, sus costos

de construcción, operación y

mantenimiento son muy onerosos.(1)

BIORREACTOR DEL TIPO «air Lift»

Son similares a los reactores de

columna de burbujas, pero se

diferencian por el hecho de que

contienen un tubo de aspiración. El

tubo de aspiración es siempre un tubo

interior o un tubo externo. La

circulación externa si el liquido es

inducido a circular por un brazo

lateral conectado al cuerpo principal

del bioreactor en su parte inferior y

superior, mientras que es interna si el

liquido circula en forma definida sin

salir del cuerpo principal del reactor.

(4)

Características Generales

Fase solida (microorganismo) «disuelta» en fase liquida

Células susceptible de daño celular (cel. Superiores)

Características de diseño - Distribuidores o inyectores de gas -

Elementos mecánicos internos (externos)…movimiento del

liquido

Control por velocidad de transporte de oxigeno.…Sistema

bifásicos (control película liquida)

Diseño: f (flujo en el recipiente) f ( mezcla axial )…. Modelo de

tres zonas

Procesos : cultivo de células superiores (animales y vegetales),

tejidos u órganos de células vegetales, tratamiento de aguas

Dos zonas (ascendente y descendente) - Diferente densidad:

separación gas zona superior - Movimiento liquido ascendente y

descendente separados físicamente - Gas es introducido en zona

ascendente (5)

Aplicaciones o usos:

En Procesos : Cultivo de células

superiores (animales y vegetales),

tejidos u órganos de células

vegetales, tratamiento de aguas

Los de circulación externa solo se

han empleado a nivel

experimental, mientras que los de

circulación interna se han llegado

a utilizar a nivel industrial,

generalmente en el tratamiento

de aguas residuales (6)

Costo : Alto Costo

BIORREACTORES EN COLUMNA

Este tipo de bioreactores

carecen de sistema de

transición mecánica para

mezclar el caldo de cultivo. El

mezclado se realiza por

inyección de aire en el liquido

desde el fondo del recipiente,

al dispersar el aire en

burbujas y al ascender causan

la turbulencia del liquido. (3)

Características Generales.

Tipo flujo (ideal): flujo en mezcla perfecta

Relación altura /diámetro: es>3 reactores tubulares

(COLUMNAS de BURBUJEO)

Agitados neumáticamente (gas a presión)

Aireados: distribuidores de aire

Transferencia de calor: serpentines, cambiador

externo

Tipo de operación: discontinua, continua

Accesorios: recirculación aéreo- elevado (AIR-LIFT)

Células susceptibles daño (3)

Agitación Neumática Reactor tipo COLUMNA

Columna de Curbujeo

Flujo Homogéneo Flujo Heterogéneo

Régimen de flujo

COLUMNA DE BURBUJEO

Fase solida (microorganismo) «disuelta» en fase liquida

Células susceptible de daño celular

Microorganismos floculantes (Lecho fluidizado trifásico)

Procesos: producción de cerveza, vinagre. Levadura de pan, SCP, aguas residuales

Características de diseño - Distribuidores de gas parteinferior de recipiente - Parte superior con mayor diámetro(arrastre)

Control por velocidad de transporte de oxigeno.…Sistemabifásicos (control película liquida)

Diseño: f (flujo en el recipiente) f ( mezcla axial )…. Modelode dos zonas (3)

CARACTERÍSTICAS GENERALES

APLICACIONES Y USOS:

Generalmente se emplean par fermentación de baja viscosidad

COSTOS:

Al carecer de partes móviles tanto la construcción, operación y

mantenimiento de este tipo de bioreactores son mas económicos que

cualquier otro tipo. Quizá el mayor gasto de operación sea el de c0mpresor

de aire, en razón de los altos flujos requeridos

TIPOS DE BIORREACTORES