M7 UF3 NF1 Tipus de biorreactors

Hi ha diferents tipus de bioreactors classificats segons diferents paràmetres. Si tenim en compte el grau de mescla, indica quins són els bioreactors més comuns en la producció biotecnològica:

• Bioreactor de flux en pistó

• Bioreactor de tanc agitat

• Bioreactor de llit fix

• Bioreactors de membrana

Diferències entre el bioreactor de tanc agitat i de flux de pistó:

• El bioreactor de tanc agitat que treballa en discontinu treballa en estat no estacionari, en canvi el bioreactor de flux de pistó treballa en estat estacionari.

• El bioreactor de tanc agitat que treballa en continu treballa en estat no estacionari, en canvi el bioreactor de flux de pistó treballa en estat estacionari.

• Al bioreactor de tanc agitat en discontinu va variant la composició de la mescla dins del bioreactor, a mida que passa el temps.

• Al bioreactor de flux de pistó, el flux es desplaça al llarg del bioreactor, en canvi al bioreactor de tanc agitat trobem desplaçament del flux (en continu) o sense desplaçament (discontinu).

Segons el tractament de càrrega d'un bioreactor de tanc agitat, es pot dir:

• Hi ha quatre tipus de bioreactors: Continu, discontinu, semicontinu, Fed-batch.

• El bioreactor en Fed-batch és un tipus de càrrega en discontinu.

• El bioreactor de tanc agitat més utilitzat treballa en continu.

• Treballar en fed-batch disminueix el període de latència en comparació en discontinu.

Característiques del bioreactor en discontinu

• El medi de cultiu i l'inòcul s'afegeixen a l'inici de la producció del lot.

• Durant la producció es va afegint medi de cultiu fresc.

• És un bon mètode per evitar la contaminació microbiana dels cultius.

• El procés acaba quan tots els nutrients s'han convertit en biomassa.

Més característiques del bioreactor en discontinu:

• Té una baixa eficàcia ja que hi ha molt temps mort a causa d'operacions com engegada equip, neteja, esterilització, preparació inòcul, etc.

• Els lots són difícils de reproduir, de manera que hi ha poca homogeneïtat en els productes obtinguts.

• En la producció de biomassa, no és determinant la quantitat d'inòcul ni la concentració inicial dels nutrients.

• La velocitat en que es produeix el bioproducte al bioreactor, és igual des de l'inici fins al final de la producció.

Característiques del bioreactor en continu:

• El quimiòstat és un bioreactor de tanc agitat alimentat en continu.

• El bioreactor en continu treballa en estat no estacionari, això vol dir que la composició de la mescla al bioreactor va canviant amb el temps.

• Un bioreactor que treballa en continu vol dir que al bioreactor entre medi fresc sense pausa i simultàniament hi ha una sortida continua. Tant l'entrada com la sortida es produeix a la mateixa velocitat.

• El bioreactor en continu augmenta la seva productivitat en comparació en un alimentat en discontinu.

Característiques del bioreactor en semicontinu:

• L'operació de treballar en semicontinu consisteix en anar substituint medi de cultiu esgotat en nutrients per medi de cultiu fresc.

• Primer es carrega un bioreactor de forma discontinua, després d'un temps es retira un volum determinat de mescla (amb metabolits, cèl·lules, nutrients, etc) i es substitueix el mateix volum per medi fresc.

• En aquest tipus de càrrega, no hi ha període de latència.

• És una producció més simple que en continu, però menys productiva. Per una altra banda, és més complexa que en discontinu, però més productiva.

Característiques del bioreactor en Fed-batch:

• Aquesta operació consisteix en alimentar el bioreactor amb càrregues successives de medi fresc sense retirar brou.

• L'operació de fed-batch també es coneix com discontinu alimentat.

• Amb aquesta operació no es pot evitar el període de latència.

• Permet controlar la velocitat de producció del bioproducte, ja que es pot controlar la quantitat de nutrients que s'afegeix en cada moment.

Bioreactor aerobi i anaerobi:

• Es pot classificar els bioreactors segons si permet l'entrada d'aire o no al medi de cultiu.

• A un bioreactor anaeròbic també es pot anomenar digestor.

• Es pot eliminar l’oxigen dels bioreactors, introduint nitrogen que desplaça l'oxigen cap a la sortida i a continuació s’introdueix el medi.

• En un bioreactor aeròbic, l'entrada de l'aire al medi ho fa des d'alt.

Bioreactors isotèrmics i adiabàtics:

• Tots els bioreactors ens permeten controlar la temperatura de l'interior, ja que en tots els casos és necessari fer-ho.

• En un bioreactor isotèrmic es controla la temperatura de l'interior i es manté segons el set point indicat.

• El bioreactor adiabàtic no permet l'intercanvi de temperatura amb l'exterior i això fa que la velocitat de creixement de biomassa (reacció) augmenti.

• En un bioreactor adiabàtic, la temperatura sempre és constant.