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Bioprocesamiento - Fermentación

Conozca los procesos de fermentación en el flujo de bioprocesamiento y cómo seleccionar bombas peristálticas para biorreactores

¿Qué es la fermentación?

La fermentación es el proceso de descomposición de una sustancia en componentes más simples para producir cambios químicos y/o físicos específicos en el medio. Se produce en recipientes denominados biorreactores (o fermentadores), que están diseñados para mantener un entorno óptimo para el cultivo de material orgánico.

Requisitos para un entorno óptimo de fermentación

  • Flujo controlado muy preciso y suave para mantener la integridad celular.
  • Manipulación precisa de los fluidos de alimentación, ácidos, bases y antiespumantes.
  • Aplicabilidad de un solo uso con cero contaminación cruzada

El papel de los biorreactores

Como se ha mencionado anteriormente, un biorreactor es el núcleo de los procesos biológicos, ya que es el lugar donde tienen lugar todas las reacciones microbiológicas y bioquímicas. Más concretamente, se trata de un recipiente diseñado para proporcionar un entorno eficaz para que las enzimas o las células enteras transformen la materia bioquímica en productos.

¿Qué significa exactamente un entorno eficaz?

En términos de biorreactores, significa garantizar un suministro de gas suficiente, mantener los niveles de pH y temperatura adecuados, y proporcionar nutrientes, ácidos, bases, antiespumantes u oxígeno para mantener con éxito el crecimiento. Para llevar a cabo todas estas funciones, es necesario aplicar una tecnología de bombeo adecuada.

Biorreactor

Elegir la bomba adecuada

Los ingenieros de bioprocesos deben tener en cuenta los siguientes factores a la hora de elegir la bomba adecuada:

• Viscosidad del fluido

Como las viscosidades más altas de los fluidos generan fuerzas más elevadas en una bomba, ésta debe ser lo bastante robusta y, además, estar equipada con un motor que proporcione el nivel adecuado de par de arrastre.

• Sensibilidad del fluido a las fuerzas de cizallamiento

Algunos fluidos son muy sensibles a las fuerzas de cizallamiento que se ejercen sobre ellos, por lo que la bomba adecuada debe garantizar un movimiento de bombeo suave que no altere los componentes del fluido (es decir, que no destruya las células del fluido debido a las altas fuerzas de cizallamiento).

• Necesidad de esterilidad de la vía de fluidos

Dado que un entorno estéril es un factor crucial para determinar si la fermentación aséptica tiene éxito, el contacto de la materia orgánica con los componentes del hardware debe limitarse únicamente a aquellas partes que sigan las normas sanitarias más estrictas.

• Exactitud y precisión

El suministro exacto y preciso del fluido orgánico al biorreactor es un aspecto importante del proceso de fermentación. La exactitud y precisión alcanzables dependen en gran medida de la tecnología de la bomba. Para conseguir la mayor exactitud y precisión posibles, la calibración y el uso de sensores pueden ayudar a superar las limitaciones inherentes a determinadas tecnologías de bombeo.

¿Por qué es crucial la bomba adecuada para los biorreactores?

El papel más importante que desempeñan las bombas en la fermentación es regular los numerosos ingredientes críticos que entran en un biorreactor. Esto incluye la medición y el control de los niveles de pH, la alimentación de nutrientes, la medición de la presión y la prevención de la formación de espuma.

Bomba de alimentación de nutrientes (1)

Durante un bioproceso, los microorganismos consumen normalmente una amplia gama de nutrientes, como agua o soluciones de glucosa muy viscosas, que se suministran a través de la bomba. Además, es necesario proporcionar varios perfiles de alimentación para que las bombas puedan aumentar exponencialmente el suministro de fluidos, lo que puede ser deseable en un biorreactor.

Bombas de ácido y base (2,3)

A veces es necesario añadir ácido o base para mantener el entorno deseado dentro del biorreactor. Esto suele indicarse detectando el nivel de pH dentro del dispositivo. Las sustancias se añaden al recipiente de cultivo a través de tubos y bombas, pero su concentración debe alcanzarse con habilidad.

Bomba antiespuma (4)

La espuma suele ser un efecto secundario no deseado del proceso de fermentación en biorreactores, ya que puede bloquear el flujo de gas. En este caso, se utilizan bombas para controlar la formación de espuma y, si es necesario, bombear el fluido antiespumante para controlar la espuma.

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Bombas peristálticas: componentes esenciales para biorreactores

Teniendo en cuenta los requisitos de los biorreactores, la tecnología de bombeo ideal son las bombas peristálticas. Destacan por su capacidad para alimentar líquidos con precisión y suavidad, incluso con viscosidades elevadas, y para mantener la integridad de cada fluido. Además, el hecho de que en las bombas peristálticas los tubos sean los únicos componentes que entran en contacto con el medio facilita el cumplimiento de un alto estándar sanitario mediante el uso de tubos de alta calidad.

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