viernes, 29 de noviembre de 2013
BIORREACTORES Y
UNIDADES DE FERMENTACIÓN
Los procesos de cultivo y propagación, entre los cuales se encuentra la
Fermentación, requieren un control exhaustivo de las condiciones higiénicas y
las variables del Proceso. Cualquier agente incontrolado puede suponer la
pérdida de las horas, o incluso los días necesarios para obtener un lote de
producto.
Los procesos de fermentación implican frecuentemente tiempos de fabricación
considerables, desde unas pocas horas hasta varios días en función del producto
y el lote a procesar. Este factor crítico de la programación de la producción
unido a que, a menudo, los productos en el interior de los tanques de
fermentación son excelentes caldos de cultivo para cualquier microorganismo,
hace que las condiciones de diseño y la operativa del sistema de control cobren
especial importancia
Desde la zona de tratamiento térmico hasta el envío a la siguiente etapa
del proceso, pasando por el diseño de los tanques y sus distintos sistemas de
agitación, acondicionamiento térmico, atmósfera inerte, seguridad alimentaria y
esterilización, GEA Process Engineering Spain le propone una solución global
completamente integrada en su proceso, de forma que no exista ningún factor
incontrolado que pueda hacer peligrar su producción.
Flexibilizamos las unidades de Fermentación haciendo que los tanques puedan
ser compartidos con otras partes del proceso, funcionando alternativamente como
tanques de mezcla o tanques de almacenamiento intermedio de producto final
antes de la fase de envasado. A fin de cuentas todos comparten un condicionante
común: su diseño higiénico ultralimpio o aséptico, y cuentan con la garantía
que aporta un Sistema de Control fiable y enfocado a la gestión de la seguridad
alimentaria.
jueves, 28 de noviembre de 2013
SOLUCIONES AL AGUA :
BIORREACTORES DE MEMBRANA
Las membranas de ultra-filtración son sencillamente un filtro con un tamaño de poro extremadamente pequeño, lo que permite separar el agua de los contaminantes disueltos de una manera muy efectiva.
Un aspecto fundamental del diseño es el empleo e un mecanismo difusor de aire situado bajo las membranas. Este mecanismo genera una columna de burbujas que atraviesa el módulo de las membranas limpiándolas.
Este equipo de filtrado puede utilizarse en los reactores biológicos con membrana de ultra-filtración (MBR), los sistemas tecnológicos más avanzados de depuración de aguas residuales.
FOTOBIORREACTOR
Un
fotobiorreactor es un bioreactor que incorpora algún tipo de fuente de luz.
Prácticamente cualquier recipiente translúcido que se podría llamar un PBR, sin
embargo, el término se utiliza más comúnmente para definir un sistema cerrado,
en contraposición a un tanque abierto o estanque. Fotobiorreactores son
utilizadas para el cultivo de pequeños organismos fototróficas como las
cianobacterias, algas o plantas de musgo. Estos organismos utilizan la luz a
través de la fotosíntesis como fuente de energía y no requieren de azúcares o
lípidos como fuente de energía. Por consiguiente, el riesgo de contaminación
con otros microorganismos como las bacterias o los hongos es menor en
fotobiorreactores en comparación con biorreactores para organismos heterotroph
INTRODUCCIÓN A LOS BIORREACTORES DE MEMBRANA
Las técnicas biológicas de tratamiento de aguas residuales son muy antiguas y se vienen usando desde hace aproximadamente cien años. De todos los procesos que se han desarrollado para el tratamiento de las aguas residuales el sistema convencional de fangos activados ha sido el más extendido. La tecnología de membrana, en un principio, tenía limitado su uso y solamente se empleaba como tratamiento de afino o terciario en el proceso convencional. La micro-filtración, ultra-filtración y la ósmosis inversa se utilizaron en áreas donde había requerimientos de vertido muy rigurosos o donde se pretendía reutilizar el agua depurada. Los factores principales que limitaron el desarrollo de la tecnología de membrana fueron el elevado coste de inversión y de operación y un inadecuado conocimiento de las ventajas potenciales de las membranas en el tratamiento de las aguas residuales. Sin embargo, con la aparición de módulos de membrana menos costosos y más efectivos junto con el endurecimiento de los requisitos de vertido la tecnología de membrana volvió a cobrar interés.
De forma genérica, los bioreactores de membrana pueden ser definidos como sistemas en los que se integra la degradación biológica de los efluentes con la filtración de membrana (Cicek et al. 1998b).
No sólo se han desarrollado numerosos estudios en plantas piloto sino que en varias partes del mundo hay plantas a escala real que utilizan tecnología MBR (Membrane Bio-Reactors). Los usos actuales incluyen el tratamiento y reciclado de agua en comunidades y edificios, el tratamiento de aguas residuales municipales y el tratamiento de efluentes en determinadas
industrias (Manem y Sanderson, 1996).
Existen varias áreas de aplicación muy prometedoras que están todavía en fase de desarrollo y que requieren una mayor evaluación experimental. Entre ellas se encuentra el tratamiento de efluentes procedentes de actividades ganaderas, aguas residuales de industrias alimentarias, la eliminación de herbicidas y pesticidas de las corrientes de aguas residuales y la eliminación biológica de los nitratos.
Este informe resume en primer lugar la información de varias fuentes bibliográficas sobre los MBR. A continuación se analizan los criterios de diseño para una planta residual urbana. Por último se resumen los criterios de diseño de las membranas de ultra-filtración.
miércoles, 27 de noviembre de 2013
CULTIVO DE CÉLULAS VEGETALES EN BIORREACTORES: UN SISTEMA POTENCIAL PARA LA PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS
La biotecnología vegetal es un área innovadora y en pleno desarrollo, que ofrece un gran potencial productivo, especialmente si se tiene en cruenta la cantidad de sustancias que producen las células vegetales con aplicaciones medicinales, farmacéuticas, alimenticias y productos de química fina. Las técnicas de micro-propagación y mejoramiento de plantas han permitido desarrollar procesos de producción de compuestos utilizando células vegetales en diferentes tipos de biorreactores.
Los cultivos de células vegetales in vitro ofrecen la posibilidad de producir metabolitos secundarios o realizar biotransformaciones (transformación de un compuesto suministrado exógena-mente) en reactores, en un recinto cerrado o en una planta industrial, sin depender de extensas plantaciones, características de los suelos, condiciones climatológicas e incluso problemas sociales o de tenencia de la tierra. Lo anterior permite incrementar la productividad de metabolitos por unidad de biomasa en biorreactores, con respecto a los cultivos en plantaciones, reduciendo la presión sobre los suelos que están destinados a la alimentación humana y animal. De esta manera, la manipulación de las células vegetales en reactores es atractiva y se convierte en una excelente opción para la investigación y el desarrollo.
METABOLITOS SECUNDARIOS
Actualmente se registran más de 20000 metabolitos secundarios producidos por las plantas y a éste número se suma más de 1600 nuevas sustancias descubiertas cada año (Salisbury y Ross, 1994). Se considera tres grandes grupos de metabolitos secundarios: los terpenos, los fenoles y los alcaloides y de éstos compuestos sólo un número reducido es producido por síntesis química.
TIPOS DE CULTIVO Y BIORREACTORES
Los biorreactores para el cultivo de células vegetales pueden clasificarse en tres grandes grupos dependiendo del tipo de cultivo: células en suspensión, células inmovilizadas y reactores de biopelícula (Kargi y Rosenberg, 1987).
Utilización comercial de reactores con células vegetales.
El primer proceso comercial que utilizó células vegetales fue la producción del colorante y compuesto antibacterial shikonina, utilizando Lithospermum erythrorhizon en 1983.
PROBLEMAS ASOCIADOS AL CULTIVO DE CELULAS VEGETALES
En el cultivo de células vegetales deben considerarse múltiples factores: el medio de cultivo (fuente de C, N, P, K, micronutrientes, hormonas, etc), la irradiación (calidad del espectro, intensidad y período), el esfuerzo cortante (sensibilidad a esfuerzos hidromecánicos, tamaño de las células), el suministro de oxígeno (el efecto en el crecimiento y metabolismo), la composición del gas (e.g. bióxido de carbono y etileno), reología (interacción de viscosidad, mezclado y transferencia de masa con el crecimiento celular y producción de metabolitos en un biorreactos, formación de agregados celulares), el tipo de biorreactor (tanque agitado mecánicamente, columna de burbujeo, airlift, lecho empacado, tambor rotatorio, entre otros), la temperatura, la rapidez de crecimiento e inclusive la variación somaclonal de los callos o cultivos de células (Jain, 2001; Lee, 1996).
Factores que afectan la producción de matabolitos secundarios
Son múltiples los factores que afectan un cultivo de células vegetales y la producción de metabolitos secundarios, ELICITACION Y NITROGENO.
COMPOSICION DEL MEDIO DE CULTIVO
Un medio de cultivo para células vegetales está constituido principalmente por sacarosa, sales inorgánicas -macro y micronutrientes-, vitaminas, fitohormonas.
A una concentración de ion nitrato de 7 mM se presenta un máximo en la producción de shikonina y en la producción de biomasa de Lithospermum erythrorhizon, en un estudio entre 0 y 40 mM. Además, la producción de digitoxina se ve favorecida por una relación de nitrógeno nítrico a amoniacal de 2:1 en un cultivo de D. Purpurea (Collin, 1987). En un cultivo batch de Catharanthus roseus, cuando se presenta una limitación del nitrógeno (tanto nítrico como amoniacal) se presenta una excreción significativa de ácidos orgánicos como el piruvato, lactato, succinato y formato, con la consecuente disminución del pH del medio de cultivo (Bhadra and Shanks, 1997).
www.revistas.unal.edu.co
viernes, 22 de noviembre de 2013
DISEÑO DE BIORREACTORES PARA FERMENTACIÓN EN MEDIO SÓLIDO
BIO-REACTORS DESING FOR SOLID STATE FERMENTATION
En años recientes ha existido un gran interés en los procesos de fermentación en medio sólido por los altos rendimientos que se han obtenido en la producción de metabolitos de alto valor agregado de interés industrial, por lo que se han llevado a cabo investigaciones en el diseño de biorreactores en busca de que sean aplicados a nivel industrial. En el presente trabajo se llevó a cabo una revisión de los principales equipos diseñados para los bioprocesos en cultivo sólido.
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