FERMENTACIN CONTINUA Y DISCONTINUAEl objeto de la biotecnologa es obtener productos metablicos tiles a partir de elementos biolgicos.

Biotecnologa comprende 2 fases diferentes: Fermentacin. Recuperacin de productos.

Fermentacin puede ser: Discontinua y continua

FERMENTACIN DISCONTINUA (en BACH)

Es considerada como un sistema cerrado. En el tanque esta el caldo de cultivo estril con los nutrientes y es posteriormente se inocula con microorganismos y permite que se lleve a cabo la fermentacin en condiciones ptimas. Durante la fermentacin, se permite la presencia del oxgeno (forma de aire estril si es necesario un agente antiespumante y cidos para controlar el pH. La concentracin de la biomasa y de metablicos cambian en forma continua como resultado del metabolismo de celular mediante la fermentacin se observan las fases fisiolgicas de la curva en crecimiento. En el proceso cerrado o discontinuo como por ejemplo la fermentacin de penicilina. Y la f ermentacion del acido glutamico.

FERMENTACIN CONTINUALa fermentacin continua es estable y es un sistema abierto. Donde la seleccin Nutrientes estril se aaden continuamente al Biorreactor o fermentador y puede aadirse una cantidad equivalente de la salida del producto, est sistema puede ser ms eficaz en determinadas aplicaciones en trmino de productividad. En este sistema se produce circulacin, parcial de las clulas bacterias por los tanques. El cultivo continuo ha probado ser un instrumento muy til para los estudios microbiolgicos, genticos y bioqumicos y su aplicacin en los sistemas industriales.

FERMENTACIN CONTINUASU VENTAJA: Es la velocidad de crecimiento de acuerdo a las necesidades del experimento.

Se puede obtener clulas bacterianas en un estado definido, independientemente del tiempo.

En el laboratorio se pueden producir gran cantidad de masa, se adicionar a los tanques de fermentacin.

PREPARACIN DE INOCULO Y SU APLICACIN EN LAS FERMENTACIONES INDUSTRIALESPREPARACIN El inculo es la masa microbiana obtenida por cultivos en las mejores condiciones, en la que el operador busca en primer trmino el aumento de crecimiento, su velocidad y vivencia microbiana. En la preparacin del inculo se requiere disponer de cepas puras, seleccionadas y probadas, capaces de rendir un alto porcentaje de producto final.

CLASES DE INCULO Se consideran dos clases de inculo: El inculo preparado en la Etapa de Laboratorio y El inculo preparado en la Etapa Industrial.

El inculo del laboraatorio, se caracteriza por un voraz e importante desarrollo de masa microbiana, capaz de conservar intacta las condiciones del microorganismo, sus enzimas, y su vitalidad. En su preparacin se parte de cepas bacterianas puras, hongos, levaduras, estreptomices y otros. Algunas industrias prefieren emplear como medio de cultivo enriquecido que permita un crecimiento de la masa microbiana; y en la segunda etapa hacen uso de otro medio de cultivo, orientado a la obtencin del producto materia de la fermentacin.

En cuanto a la Etapa del Inculo Industrial, ste se caracteriza por un aumento desmedido de la masa microbiana que generalmente se realiza en tanques, que varan de 100 a 1.500 lts. Es preciso sealar, que en esta etapa industrial, se sigue buscando la masa microbiana para pasar luego al tanque de la fermentacin propiamente dicha.

INCULOS Y SISTEMAS DE FERMENTACIN

A la fecha se distinguen tipos principales de procesos de fermentacin industrial, en los que indudablemente interviene el inculo, el medio de cultivo adecuado, sistemas de agitacin, aeracin, controles y recuperacin del producto obtenido.

Sistema de cortes (Fermentacin Semi Continua)

Se prepara el inculo a partir de una cepa (C-1), que debidamente cultivada, es resembrada en un frasco Erlenmeyer conteniendo 200ml de medio de cultivo, se incuba al frasco y el todo se resiembra en un baln conteniendo 1.000ml que es incubado a la temperatura y tiempo determinado. Despus de incubar, se resiembra el todo en un tanque de1.000lit, el cual igualmente es sometido al perodo de incubacin. En esta etapa termina el proceso de obtencin del inculo de laboratorio Por un sistema de vlvulas/llaves e inyectando aire estril al tanque, se trasvasa el inculo en el tanque (A), luego el todo en el tanque (B) y finalmente en el tanque (C), por un sistema de inyeccin de aire estril y de vlvulas convenientemente instaladas en conexiones estriles. Esta ltima etapa se denomina Proceso Industrial. (V3 > V2 > V1). El tanque (A) es cortado por el tanque (B) y el tanque (B) es cortado por el tanque (C). Este corte se hace en la fase logartmica, con excepcin del tanque (C) en el que se recupera ya el producto (P) y el todo se somete a las operaciones de recuperacin.

FERMENTACIN CONTINUA POR CORTE INCULOLit.

FERMENTACIN DISCONTINUA CON RECIRCULACIN DE MICROORGANISMOS Se representa igualmente en forma esquemtica, con preparacin del inculo a partir de una cepa pura en un medio adecuado conteniendo 200ml, incubando se trasvasa a un baln de 2.000ml y luego a un tanque de fermentacin conteniendo 100L (V-1) al que denominaremos (Inculo 1).

A partir del volumen 1 se siembra en volmenes iguales de sustrato a los tanques-de V2, V3 y V4 que son incubados a la temperatura y tiempo determinado. Este sustrato de los tanques mencionados, sirve para obtener el producto: P 1 y P 2, los que son destinados a los procesos de separacin. El tanque con el cultivo V4 es utilizado como inculo para resembrar volmenes iguales de medio sustrato en los tanques V5, V6 y V7. El producto de la fermentacin de los tanques V5 y V6 (P 3 y P 4) son procesados y sometidos a la extraccin de los productos.

FERMENTACIN DISCONTINUA CON RECIRCULACIN DE MICROORGANISMOS El tanque V7 es utilizado como inculo (Inculo 3) y resembrado en los tanques V8, V9 y V10 que contienen medio/sustrato en cantidades iguales, dando lugar a los productos P 5, P 6 y P 7, despus del proceso de incubacin. Estos productos son igualmente sometidos a las distintas operaciones de separacin. V 1 = (V 2 + V 3 + V 4) = P1 + P2V 4 = (V 5 + V 6 + V 7) = P3+ P4V 7 = (V 8 + V 9 + V 10)= P5 + P6 + P7La operacin de obtencin de inculos y fermentacin por recirculacin de microorganismos, tiene una duracin de 25 a 30 das, despus de lo cual se detiene el proceso en cuanto al tercer inculo, porque se supone que sta resiembra continuada y fermentacin discontinua, puede ocasionar mutacin de la cepa o contaminacin del medio/sustrato, razn por la cual, los tcnicos inician casi al mismo tiempo de la operacin final, una nueva preparacin de inculo a partir de la cepa pura.

FERMENTACIN DISCONTINUA RECIRCULACIN DE MICROORGANISMOS PREPARACIN DE INCULOLit.

ESQUEMA DE FERMENTACIN UTILIZANDO INCULOS DE GRAN VOLUMEN PARA TANQUES DE FERMENTACIN En este proceso existe siempre una etapa de preparacin de inculo en laboratorio y una segunda etapa de preparacin de inculo industrial. En cuanto a la preparacin del inculo, se sigue el mismo proceso y a partir de una cepa pura debidamente incubada, se siembra en 100ml, 500ml, 2.500ml y 12.500ml. Con las incubaciones a tiempo y temperatura correspondiente, resembrado progresivamente los microorganismos, cuya fase logartmica ya es conocida, ha sido previamente determinada y fijando el punto (tiempo) en que la masa microbiana es ms exuberante, en pleno perodo de divisin y con la mayor vivencia microbiana. Para el caso, se debe tener en cuenta la velocidad de crecimiento en un tiempo dado en el que el crecimiento en relacin a tiempos sucesivos es inverso al tiempo de generacin. Por tanto, la experimentacin aconseja que tiene que precisarse como repito, el punto crtico de mximo crecimiento en el que la masa microbiana es ms elevada y la vivencia de los microorganismos ptima.

ESQUEMA DE FERMENTACIN UTILIZANDO INCULO DE GRAN VOLUMEN PARA TANQUES DE FERMENTACIN.

La preparacin del inculo en la etapa industrial supone, la siembra en tanques que contienen volmenes de medios de cultivo cada vez mayores: 50 100lts; 500 1.000lts y 5.000 y 15.000lts, que debidamente incubados y en perodo ptimo de crecimiento microbiano, son transferidos aspticamente de los tanques de menor a mayor volumen sucesivamente.

Al tanque (A) con volmenes de 5.000 a 15.000lts se le denomina tanque pre-fermentador, que sirve para inocular a una serie de tanques con volmenes de 100 a 150 toneladas que contienen el medio de cultivo o mosto segn el caso, debidamente esterilizado. Estos tanques estn equipados con agitador, sistemas de esterilizacin, llaves laterales para toma de la muestra, lneas de vapor y de aire filtrado, lneas para recuperacin despus del proceso de fermentacin de los productos (P 1, P -2 y P -3), etc.

ESQUEMA DE PREPARACIN DEL INCULO INDUSTRIAL Lit.

ESQUEMA DE PREPARACIN DEL INCULO INDUSTRIAL Hasta esta etapa, se ha terminado el proceso de fermentacin y luego contina el proceso de separacin de productos mediante el ejercicio de diversas operaciones.

FERMENTACIN DISCONTINUA Y PREPARACIN DEL INCULO Se supone que esta operacin la realizamos bien sea con microorganismos: bacterias, hongos, levaduras, actinomycetos, etc. Se prepara el inculo en la forma ya reseada partiendo de una cepa pura y resembrndola sucesivamente despus de incubacin en volmenes de medio de cultivo cada vez mayores (1, 2, 3, 4, y 5). El frasco N5 contendr el inculo a utilizar para la siembra en la etapa industrial. Se seleccionan tres tanques de fermentacin conteniendo cada uno de ellos 50 Ton. de medio de cultivo/mosto (tanques A, B, y C). El principio consiste en que cada tanque recibe un inculo y se somete al proceso de fermentacin a temperatura y tiempo determinado. La cantidad de inculo es igual para cada tanque y el producto obtenido es (P 1, P 2, P 3). Estos productos son sometidos a las operaciones de separacin y purificacin.

FERMENTACIN DISCONTINUA (CADA LOTE RECIBE UN INCULO) EL VOLUMEN DEL INCULO ES IGUAL PARA CADA UNO DE LOS TANQUES SE SUPONE QUE EL PRODUCTO SEA IGUAL.

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