8/18/2019 Equipos Fermentadores o Biorreactores Falta Las Pautass
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Facultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Farmacia y Bioquímica
CURSO: Tecnología farmacéutica IICICLO: IX
DOCENTE: Q.F. Pomatanta Plasencia Edwin
INTEGRANTES: Alayo Linares, MarinaAlcantara Diaz, JhinaCrus Chahuarez, MiriamLeon Soco, JesusSalas Vega, KarlaSolano Cruzad,o MaríaTorres Rebaza, Viviana
TRUJILLO –
PERÚ2013
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EQUIPOS FERMENTADORES OBIORREACTORES
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Identificar y describir lascaracteristicas de los distintos
Equipos Fermentadores oBiorreactores cononciendo elmanejo y costo de ellos.
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FERMENTACIÓN
Es un proceso de oxidación incompleto, siendo el producto final uncompuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizanlos 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 sontransformados por acción microbiana en metabolitos y biomasa
Microorganismo Aumenta concentración.
Medio Se va modificando
Resultado:
Formación de nuevos productos como consecuencia del metabolismo.
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BIORREACTORES.
Un birreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un
proceso químico que involucra organismos o sustanciasbioquímicamente activas derivadas de dichos organismos.
puede ser aeróbico o anaeróbico. son comúnmentecilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hastametros cúbicos .
Son usualmente fabricados en acero inoxidable. buscamantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH,
temperatura, concentración de oxígeno, etc.) al organismo osustancia química que se cultiva.(2)
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CARACTERISTICAS DE LOS
BIORREACTORES
Calidad de mezclado; incluyendo tiempo de mezcla ypatrones de flujo que favorezcan tanto la distribuciónde la materia prima en el biorreactor como suconversión a producto
Altas velocidades de transferencia de masa,momento y calor, a bajo costo o con economíaaceptable.
Factibilidad técnica y económica en la construcciónde unidades de gran volumen.
Bajos costos de operación y mantenimiento.
Operación aséptica.(4)
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FUNCIÓN DEL BIORREACTOR
La función principal es de proveer unmedio controlado para alcanzar elcrecimiento optimo y la formación de
productos finales óptimos ocualquiera de ambos, en el sistemacelular particular empleado. (1)
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Las "tareas" que realiza el biorreactorpueden resumirse del siguiente modo:
a) Mantener las células uniformemente distribuidas en todo elvolumen 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 posteriormentesembrado con el microorganismo deseado (4).
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Los bioreactores puedenclasificarse también de la
siguiente forma
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OPERACIÓN DE UN BIORREACTOR
1.- Lote o Discontinuo Batch). por lotes otandas, sin alimentación; se coloca dentrodel biorreactor la carga total de cadaproceso (tanda o lote) de cultivo o fermentación y se dejar que se lleve acabo el proceso productivo o la
fermentación por el tiempo que seanecesario; el cuál se denomina tiempo deretención.
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Características Generales
Permite que se lleve a cabo la incubación en condicionesóptimas de fermentación.
A lo largo de toda la fermentación no se añade nada, exceptooxígeno (en forma de aire), un agente antiespumante y ácidos obases para controlar el pH.
La composición del medio de cultivo, la concentración de labiomasa y la concentración de metabolitos cambiageneralmente como resultado del metabolismo de las célulasobservándose las cuatro fases típicas de crecimiento: fase delatencia, fase logarítmica, fase estacionaria y fase de muerte.
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2.- Lote alimentado o Semicontinuo Feed-
Batch). Con alimentación de una línea deentrada o alimentación (F1) para que elsistema de cultivo tenga un producto(biomasa) con máximo de crecimiento(exponencial) y aumente la productividad.
Todos los sustratos se añaden a
de la fermentación. los sustratos se añaden escalon
a medida que progresa la fermen
La formación de muchos msecundarios está sometida a catabólica (efecto glucosa).
CARACTERÍSTICASGENERALES
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3. Continuo o quimiostato. Se alimenta una líneade entrada F1 o alimentación y se drena unalínea 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 genera
debido fundamentalmente al experiencia que se tiene en ecélulas en fermentación discontproducción de biomasa mcontinuo es potencialmente infediscontinuo.
CARACTERÍSTICASGENERALES
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TIPOS DE BIORREACTORES
Es un reactor tipo tanque agitado queesta dotado con diferentes sensoresque permiten realizar un seguimientoen tiempo real de los cambios del
fluido debido a los procesosmetabólicos de los microorganismos
presentes, además de permitir elcontrol en la formación del biofilm conel uso de cupones que se introducenal reactor y luego son analizados contécnicas complementarias como lamicroscopia de fluorescencia o lamicroscopia electrónica (2)
Biorreactores de tanque agitado de paletas ycon inyección de aire o paletas:
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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 tienemás experiencia.
Agitados mecánicamente (tipo de agitadores): consumo relativamente elevado depotencia
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
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APLICACIONES O USOS:
Es muy empleado, en todas las escalas deproducción, en laboratorios de investigación o en laindustria de fermentación, pueden utilizarse incluso
para la fermentación de reologia compleja y enprocesos en los que se exigen altas velocidades detransferencia de masa y de calor. (1)
COSTOS.A pesar de su versatilidad, sus costosde construcción, operación ymantenimiento son muy onerosos.(1)
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BIORREACTOR DEL TIPO «air Lift»
Son similares a los reactores de
columna de burbujas, pero sediferencian por el hecho de quecontienen un tubo de aspiración. Eltubo de aspiración es siempre un tubointerior o un tubo externo. Lacirculación externa si el liquido esinducido a circular por un brazo
lateral conectado al cuerpo principaldel bioreactor en su parte inferior ysuperior, mientras que es interna si elliquido circula en forma definida sinsalir del cuerpo principal del reactor.(4)
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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 delliquido
Control por velocidad de transporte de oxigeno.…Sistemabifásicos (control película liquida)
Diseño: f (flujo en el recipiente) f ( mezcla axial )…. Modelo detres 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 ydescendente separados físicamente - Gas es introducido en zonaascendente (5)
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Aplicaciones o usos:
En Procesos : Cultivo de célulassuperiores (animales y vegetales),tejidos u órganos de célulasvegetales, tratamiento de aguas
Los de circulación externa solo sehan empleado a nivelexperimental, mientras que los de
circulación interna se han llegadoa utilizar a nivel industrial,generalmente en el tratamientode aguas residuales (6)
Costo : Alto Costo
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BIORREACTORES EN COLUMNA
Este tipo de bioreactorescarecen de sistema detransición mecánica paramezclar el caldo de cultivo. Elmezclado se realiza porinyección de aire en el liquidodesde el fondo del recipiente,
al dispersar el aire enburbujas y al ascender causanla turbulencia del liquido. (3)
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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 NeumáticaReactor tipo COLUMNA
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Columna de Curbujeo
Flujo Homogéneo Flujo Heterogéneo
Régimen de flujo
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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 parte
inferior 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
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APLICACIONES Y USOS:
Generalmente se emplean par fermentación de baja viscosidad
COSTOS:
Al carecer de partes móviles tanto la construcción, operación ymantenimiento de este tipo de bioreactores son mas económicos quecualquier otro tipo. Quizá el mayor gasto de operación sea el de c0mpresorde aire, en razón de los altos flujos requeridos
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TIPOS DE BIORREACTORES
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