APUNTES CURSO TITULACION
42
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero. COLEGIO DE ESTUDIOS CUENTIFICOS Y TECNOLOGICOS DEL ESTADO DE GUANAJUATO PLANTEL IRAPUATO APUNTES PARA EL CURSO DE: “ Diseño de sistemas fermentativos para la obtención de productos fermentados aplicando normas de seguridad e higiene” ELABORADO POR: Ing. Elia Maria Bautista Guerrero. Agosto – Diciembre 2010
-
Upload
elia-maria-bautista -
Category
Documents
-
view
655 -
download
0
Transcript of APUNTES CURSO TITULACION
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
COLEGIO DE ESTUDIOS CUENTIFICOS Y TECNOLOGICOS
DEL ESTADO DE GUANAJUATO
PLANTEL IRAPUATO
APUNTES PARA EL CURSO DE:
“ Diseño de sistemas fermentativos para la obtención
de productos fermentados aplicando normas de
seguridad e higiene”
ELABORADO POR:
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Agosto – Diciembre 2010
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
PROCESOS DE FERMENTACIÓN.
La producción de alimentos y bebidas modificadas mediante procesos de fermentación es operativa desde
aproximadamente 10,000 años antes de que se reconociera la existencia de los microorganismos, siendo
también evidente que estas tecnologías tradicionalmente han ido mejorando gradualmente.
Desde el punto de vista farmacéutico, los quesos, la carne y el pan enmohecidos se han empleado en la
medicina popular durante miles de años para curar heridas y tratar las infecciones.
Tradicionalmente se ha utilizado la palabra fermentación en microbiología industrial para describir los
procesos de cultivo de microorganismos con propósitos industriales. El desarrollo de una fermentación
industrial incluye dos tipos de procesos denominados, por sus nombres en inglés, procesos upstream y
procesos downstream.
Los procesos upstream comprenden la selección y preparación del microorganismo, la preparación del medio
de cultivo y de las condiciones de fermentación (cultivo):
1) Propagación de cultivos, lo que se realiza en el laboratorio y que comienza generalmente en un tubo de
ensayo que contiene un repique reciente del microorganismo o un tubo liofilizado o congelado donde se
conserva la cepa de interés o de una colonia del microorganismo previamente seleccionada. Este material
microbiológico seleccionado constituye el punto de partida con el cual se debe aumentar la cantidad del
mismo mediante sucesivos pasajes en frascos de volúmenes crecientes que son generalmente operados en
agitadores de vaivén o rotatorios en cámaras de cultivo.
2) Fermentación: con el material obtenido anteriormente, se siembra el tanque de inoculo que puede tener
un volumen de 50, 500 ó 1000 lts. según la escala industrial posterior. Del tanque de inoculo se pasa
posteriormente al fermentador industrial cuyo volumen, que varía de acuerdo al producto a obtener y a su
concentración, está comprendido comúnmente entre 10.000 y 100.000 l. En algunos casos especiales, como
en la producción de proteína unicelular, los tanques de fermentación pueden llegar hasta 1.000.000 l. Un
proceso esencial ligado a la producción es la preparación y esterilización de los medios que se lleva a cabo
también en esta etapa (previamente a la inoculación) ya sea en el tanque de inóculo o en el reactor
industrial.
Los procesos downstream incluyen la purificación del producto y el tratamiento de los residuos de la
fermentación, se lleva a cabo en un recipiente llamado fermentador o en general, biorreactor.
1) Operaciones y proceso de separación y purificación de los productos; estas etapas comprenden en forma
general y sucesivamente:
Separación de insolubles por filtración, centrifugación, o decantación;
Separaciones primarias por extracción, absorción, adsorción, ultrafiltración;
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Purificación por extracción líquido-líquido, o extracción a dos fases acuosas, o cromatografía de afinidad, y
finalmente
Aislamiento del producto.
2) Tratamiento de efluentes: si bien no tiene una relación directa con el producto, que es la razón de ser de
la industria de fermentación, representa una etapa imprescindible porque es fundamental controlar la
calidad del efluente que sale de la fábrica y que es enviado generalmente a un curso de agua, sea un canal,
arroyo, un río o al mar. Es importante tener en cuenta que todas las etapas de un proceso de fermentación
deben estar íntimamente ligadas e integradas ya que es indispensable que el proceso sea optimizado
globalmente. Cada etapa debe considerar la importancia e influencia de los procesos y operaciones
anteriores y también de los siguientes para poder cumplir con ese concepto de integración. La calidad de
una cepa de microorganismo debe estar supeditada a su real capacidad de producción en el fermentador.
Pero además es necesario que esa cepa, altamente productora, no produzca, por ejemplo, dificultades en la
etapa de separación y purificación como es el caso de cepas de Penicillium chrysogenum que no pueden
utilizarse porque producen pigmentos que encarecen las etapas de purificación. Lo mismo sucede con el uso
de medios, basados en subproductos como el suero de queso, que pueden dar buenos rendimientos de un
producto pero que representan un inconveniente en la etapa de purificación.
Además, el reactor y las condiciones de operación deben ser tales que aseguren la productividad máxima del
proceso y la calidad del producto, que en algunos casos depende de las condiciones de operación empleadas
como sucede con algunos preparados enzimáticos cuya composición es regulada según como se opere en la
etapa de la fermentación y en la correspondiente a la separación y purificación
En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no interviene la mitocondria ni la cadena
respiratoria. Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. También se produce
la fermentación en la mayoría de las células de los animales (incluido el hombre), excepto en las neuronas
que mueren rápidamente si no pueden realizar la respiración celular; algunas células, como los eritrocitos,
carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar; el tejido muscular de los animales realiza la
fermentación láctica cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el
metabolismo aerobio y la contracción muscular.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la
respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP,
mientras que en la respiración se producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de
penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.
En la industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de oxígeno, pero es una oxidación
aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir de etanol.
Las fermentaciones pueden ser: naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la interacción de los
microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones
y el contacto referido.
Factores internos y externos
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
El comportamiento de un microorganismo en crecimiento es el resultado de la interacción que se produce
entre el microorganismo y el medio ambiente en el reactor, y que en rigor es el resultado de los llamados
factores intra y extra celulares.
Los factores internos están representados por la dotación genética intrínseca del organismo considerado y
por sus mecanismos de regulación metabólica. Estos últimos pueden ser modificados por alteraciones del
medio ambiente o más precisamente por los efectores externos mientras que la existencia de un gen
depende de la especie del microorganismo considerado. Un gen está o no está, sólo su expresión puede
modificarse. Con el fin de mejorarla productividad de un proceso de fermentación las cepas empleadas
pueden someterse a tratamiento físico o químico de mutación que al alterar algún sector del genoma logran
aumentar la producción de un metabolito aunque también pueden disminuirla o incluso suprimirla.
También se puede dotar a un microorganismo de una capacidad genética nueva cuando se efectúa la
inserción de sectores del genoma de una especie en un microorganismo, haciéndose éste capaz de producir
metabolitos que desde el punto de vista genético de su especie no podría hacerlo. La obtención de mutantes
por el uso de agentes mutagénicos o por algún otro mecanismo bioquímico y la construcción de cepas
nuevas por ingeniería genética constituyen los recursos de la genética microbiana, para mejorar la
productividad de un microorganismo dado o para dotarlo de una capacidad productiva nueva. Es decir que
los efectores internos pueden modificarse para lograr la optimización de un proceso fermentativo.
El comportamiento o expresión fenotípica, o sea lo que realmente se observa como respuesta del
microorganismo al medio ambiente en el reactor es, además, el resultado de la influencia de las variables de
naturaleza física y química que constituyen los efectores externos.
Los factores externos de naturaleza física están vinculados con las condiciones de operación que se utilizan
en los reactores y son por ejemplo la temperatura, la agitación, aireación, etc; es decir, están constituidos
por las variables de manipulación física que se fijan o se programan en el curso del proceso de producción.
La modificación de algunos de los efectores físicos como por ejemplo la temperatura, tiene un efecto notable
sobre un proceso. Si el valor utilizado no es adecuado puede disminuir o aún impedir la formación de un
metabolito determinado.
Además la temperatura puede modificar los requerimientos nutritivos de algunos microorganismos, lo que
significa que al modificarse el valor de un efector puede cambiar los requerimientos de otro. Los efectores
externos de naturaleza química están representados por la presencia de los componentes de los medios de
fermentación, además del 02 que puede considerarse un nutriente más. Los componentes de los medios
deben cumplir con todos los requerimientos nutricionales y además con los requerimientos específicos que
son indispensables para la formación de productos.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Los reactores están también estrechamente vinculados al manejo o manipulación de los efectores externos,
ya que además de la regulación de las variables físicas permiten según el modo de operarlos fijar o regular la
alimentación de componentes de los medios que, como ya se dijo, constituyen los efectores químicos.
Tal es el caso cuando se operan los reactores en "batch" o en forma discontinua, (todos los componentes son
colocados desde un comienzo en el medio de producción) o cuando se opera el reactor en "batch
alimentado" donde la alimentación
de los componentes se realiza en forma controlada durante el proceso. Finalmente cuando se opera el
reactor en continuo, se alimenta medio completo a una determinada velocidad al mismo tiempo que se deja
salir con la misma velocidad medio fermentado, lo que permite tratar a la velocidad de crecimiento
específico como variable independiente.
MICROORGANISMOS EN LA FERMENTACIÓN
La historia de la microbiología tiene su comienzo cuando se descubrieron los microorganismos y
fueron descubiertos por Anthony Van Leewaenhoek. Microorganismos: seres vivos dotados de individualidad.
Presenta una organización simple, son unicelulares, poseen tejidos diferenciados, tiene una metodología
especializada. Estos microorganismos fueron descubiertos en S. XVII.
Anthony descubrió los microscopios simples (aquellos los cuales tienen una sola lente, lupa) y
consiguió 300 aumentos. Con estos microscopios se consiguió describir los grupos de microorganismos
existentes. Estos fueron:
- Protozoos.
- Hongos levaduras
- Bacterias.
CLASIFICACION DE LOS MICROORGANISMOS
Linneo dividió a los seres vivos en dos reinos, Animalia y Plantae, sin embargo, esta clasificación encontró
pronto dificultades ya que existían numerosos microorganismos que poseían características intermedias que
no permitían su clara adscripción a uno de los dos reinos preestablecidos. En 1866 Ernest Haeckel propuso
un tercer reino, el Reino Protista, para reordenar todos los seres vivos con organización biológica sencilla ya
fueran unicelulares, cenocíticos o multicelulares, pero todos ellos carentes de especialización tisular y en los
que cada individuo era capaz de realizar las funciones propias y específicas que los tejidos de organismos
superiores, animales y plantas, tenían encomendadas. Según Haeckel, el Reino Protista incluiría bacterias,
algas, hongos y protozoos. Sin embargo, la validez del Reino Protista fué cuestionada a medida que se
obtenía más información acerca de la estructura interna de los microorganismos debido a los avances en
microscopía electrónica.
En 1937 Chatton dividió el mundo de los seres vivos en dos grandes grupos según tuvieran o no membrana
nuclear. Aparecieron así los términos eucariota para definir organismos con células nucleadas que van desde
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
los protozoos, algas y hongos hasta los animales y plantas; y procariota para agrupar células sin membrana
nuclear, como es el caso de las bacterias.
Aparecieron de esta forma los esquemas de cinco reinos en los que los microorganismos procariotas
constituyeron un grupo taxonómico filogenéticamente independiente. El más aceptado de todos ellos fué el
de Whittaker, que en 1969 propuso un sistema de clasificación de los seres vivos basado en los dos niveles
de organización celular y las tres formas principales de nutrición (fotosíntesis, absorción e ingestión) que
dieron lugar a los Reinos Monera (procariotas), Protista (eucariotas unicelulares), Plantae (eucariotas
fotosintéticos), Animalia (eucariotas fagotrofos) y Fungi (eucariotas osmotrofos). En el esquema de Whittaker
los microorganismos quedaron incluídos en los Reinos Monera (bacterias), Protista (protozoos y microalgas) y
Fungi (hongos filamentosos y levaduras). Hasta este momento se utilizaron características morfológicas y
fisiológicas hasta que el desarrollo de la biología molecular permitió utilizar los constituyentes moleculares
como nuevos criterios clasificatorios.
Así, en 1987, Woese utilizando el 16S rRNA como reloj molecular comprobó que, a través de la secuenciación
de esta molécula, los procariotas quedaban divididos en dos grupos. El primero de ellos incluye las bacterias
más comunes, aisladas en su mayoría del cuerpo, suelo y agua denominándose eubacterias. El segundo
grupo incluye las bacterias que producen metano (metanógenas), ciertas bacterias del azufre que pueden
crecer en ambientes muy ácidos y calientes (termófilas extremas) y bacterias que viven en ambientes
salinos (halobacterias). Estas bacterias se les denomina arqueobacterias.
En 1990 Carl Woese propuso un nuevo taxon superior a Reino que denominó Dominio (Dominio ----> Reino
----> División ----> Clase ----> Orden ----> Familia ----> Género ----> Especie). Todos los seres vivos se
agruparían en 3 dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. De los cuales, dos son exclusivamente microbianos y
están compuestos únicamente por células procariotas pertenecientes al Reino Monera (Bacteria y Archaea) y
el tercero (Eukarya), formado por eucariotas, incluiría entre otros los Reinos Protista, Plantae, Animalia y
Fungi.
Tarea: Investigar y anexar a la antología el diagrama de la clasaificación de los microorganismos
según Whittaker
CARACTERISTICAS DE LOS MICROORGANISMOS INDUSTRIALES
Existen una serie de características que comparten todos los microorganismos y que suponen ciertas
ventajas para su uso en la industria. la más fundamental, el pequeño tamaño de la célula microbiana y su
correspondiente alta relación de superficie a volumen. Esto facilita el rápido transporte de nutrientes al
interior de la célula y permite, por consiguiente, una elevada tasa metabólica
Un microorganismo de uso industrial debe producir la sustancia de interés; debe estar disponible en cultivo
puro; debe ser genéticamente estable y debe crecer en cultivos a gran escala. Otra característica importante
es que el microorganismo industrial crezca rápidamente y produzca el producto deseado en un corto período
de tiempo. El microorganismo debe también crecer en un relativamente barato medio de cultivo disponible
en grandes cantidades. Además, un microorganismo industrial no debe ser patógeno para el hombre o para
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
los animales o plantas. Otro requisito importante es la facilidad de separar las células microbianas del medio
de cultivo.
DIFERENTES TIPOS DE MICROORGANISMOS INDUSTRIALES
Los microorganismos que sintetizan productos útiles para el hombre representan, como máximo, unos pocos
centenares de especies de entre las más de 100000 descritas en la Naturaleza. Los pocos que se han
encontrado con utilidad industrial son apreciados por elaborar alguna sustancia que no se puede obtener de
manera fácil o barata por otros métodos.
1.-Levaduras
Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas
alcohólicas. La levadura que sin duda fué la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el
hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza,
vino, sake, pan y alcoholes industriales. Kluyveromyces fragilis es una especie fermentadora de la lactosa
que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. Yarrowia
lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel
en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de
compuestos orgánicos, incluídos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados
fenólicos.
2.-Hongos filamentosos
Los hongos tienen una gran importancia económica, no tan sólo por su utilidad, sino también por el daño que
pueden causar. Los hongos son responsables de la degradación de gran parte de la materia orgánica de la
Tierra, una actividad enormemente beneficiosa ya que permite el reciclaje de la materia viva. Por otro lado,
los hongos causan gran cantidad de enfermedades en plantas y animales y pueden destruir alimentos y
materiales de los que depende el hombre.
Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su utilización industrial. Los hongos son la
base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a
los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas
comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina),
quesos especiales (Camembert, Roquefort) y, evidentemente, de las setas.
3.- Bacterias
Entre las especies bacterianas de interés industrial están las bacterias del ácido acético, Gluconobacter y
Acetobacter que pueden convertir el etanol en ácido acético. El género Bacillus es productor de antibióticos
(gramicidina, bacitracina, polimixina), proteasas e insecticidas. Del género Clostridium cabe destacar
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. Las bacterias
del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que
producen yogur. Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina. El olor
característico a tierra mojada se debe a compuestos volátiles (geosmina) producidos por Streptomyces
aunque su principal importancia radica en la producción de antibióticos como anfotericina B, kanamicina,
neomicina, estreptomicina, tetraciclina, etc.
CRECIMIENTO Y MULTIPLICACIÓN DE LAS BACTERIAS.
Conceptos:
El crecimiento bacteriano: es el incremento en el número de células de una población bacteriana. La
velocidad será el incremento del número de células partido por el tiempo. El crecimiento se puede producir
por fisión binaria, la cual tiene varias etapas:
- Replicación del ADN.
- Elongación celular.
- Separación del septo (barrera de separación)
- Termina el septo.
- Se separan las células.
Curva de crecimiento: se divide en cuatro fases.
- Fase de latencia: fase de adaptación de las células a las nuevas condiciones de cultivo o el medio
nuevo en que se encuentre. Va a variar su duración dependiendo de cómo sean las dificultades
de las condiciones de partida y las condiciones finales.
- Fase exponencial: fase en la que la población crece a la máxima velocidad. Crece en el tiempo
mínimo. Es una fase muy corta y es corta porque este crecimiento solo se puede realizar cuando
las condiciones sean óptimas.
- Fase estacionaria: cuando los nutrientes comienzan a agotarse y se forman sustancias de
desecho, de las cuales algunas de ellas son tóxicas.
- Fase de muerte o lisis: en la que los nutrientes se han terminado y las células mueren y se
terminan lisando (rompiendo).
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Tarea: Investigar y describir cada una de las etapas de la curva de crecimiento
Efecto de las condiciones ambientales sobre el crecimiento de los microorganismos.
Para todos los microorganismos podemos definir:
- Tª mínima: la temperatura por debajo de la cual los microorganismos no van a poder crecer.
- Tª máxima: la temperatura por encima de la cual los microorganismos no van a poder crecer.
- Tª óptima: temperatura a la que la población está creciendo a la velocidad máxima.
Por debajo de la mínima se gelifica la membrana y ocurre que los procesos de transporte se relentizan
o dejan de ocurrir.
Por encima de la máxima las proteínas se desnaturalizan, se produce colapso de la membrana
plasmática y finalmente se produce la lisis en las células.
Según la temperatura óptima podemos diferenciar los microorganismos en:
- Psicrófilos: temperatura óptica aproximadamente de 10ºC
- Mesófilos: aproximadamente 35ºC
- Termófilos: 60ªC
- Hipertermófilos: > 80ºC
Los psicrófilos son algunos patógenos porque crecen en alimentos que no consumimos.
Adaptaciones a la temperatura
- psicrófilos: tienen proteínas adaptadas a funcionar a temperaturas bajas y tienen en la
membrana plasmática gran cantidad de ácidos grasos insaturados (uno o más dobles enlaces)
- termófilos: proteínas adaptadas a esas elevadas temperaturas, su membrana plasmática tiene
ácidos grasos saturados (no dobles enlaces), y en sus proteínas se establecen puentes salinos de
sodio entre sus zonas hidrofóbicas.
Adaptaciones al pH.
Cada microorganismo tiene un pH óptimo. Podemos dividir en tres grupos según el pH de los
microorganismo:
- < 7 acidófilos: bacterias lácticas, thiobacillus, sulfolobus.
- >7 alcalófilos: bacillus producen gran cantidad de enzimas hidrolíticas extracelulares, son
enzimas adaptadas a ese pH alcalino. Son muy utilizadas para los detergentes. Algunos ejemplos
de enzimas hidrolíticas son las proteasas y las lipasas.
- = 7 microorganismos que viven a pH neutro.
Dependiendo de la localización de los microorganismos van a ser ácidos, básicos o con pH neutro, un
ejemplo de esto es que en el estómago lo tenemos ácido.
Adaptaciones al oxígeno.
Es uno de los parámetros más importantes. Diferenciamos microorganismos en función de la relación
microorganismo-oxígeno. Hay cinco grupos.
- Aeróbios estrictos: necesitan oxigeno para crecen.
- Anaerobios estrictos: crecen en ausencia de oxígeno, para ellos el oxígeno es tóxico.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
- Aerobios facultativos: pueden crecer en presencia o en ausencia de oxígeno. Pero crece más
rápido en presencia de oxígeno.
- Microaerófilos: solo en presencia de oxígeno, pero solo crecen con presiones inferiores a la
atmosférica.
- Anaerobios aerotolerantes o aerodúricos: crecen en ausencia de oxígeno pero también pueden
crecen en oxígeno.
METABOLISMO MICROBIANO
1. Introducción.
Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que ocurren en un célula. Hay dos partes que son:
Anabolismo: conjunto de reacciones biosintética que ocurren una célula. Necesitan energía en forma de
ATP.
Catabolismo: conjunto de reacciones degradativas que ocurren en la célula y que da lugar a ATP.
En estas reacciones se necesita energía utilizada para el movimiento de los flagelo, para el transporte
de sustancias del exterior al interior. Esta energía proviene del catabolismo.
2. Diferentes tipos tróficos.
A. Según la fuente de energía que utilicen:
la luz: fotótrofos
compuestos químicos: quimiótrofos.
Orgánicos: quimiorganótrofos.
Inorgánicos: quimiolitótrofos.
B. Según la fuente de carbono que utilicen.
CO2 como fuente de carbono: autótrofos.
compuestos orgánicos como fuente de carbono heterótrofos
3. Tipos de nutrientes que usan los microorganismos.
Los nutrientes son aquellos que usan los microorganismos. Pueden ser:
Macronutrientes: son requeridos por los microorganismos en grandes cantidades.
Micronutriente: pequeñas cantidades
A. Los principales macronutrientes son:
C: 50% peso seco de la célula y es obtenido a partir de compuestos orgánicos o de CO2 atmosférico
N: más abundante en la atmósfera. Es muy fácil de obtenerlo. 12% del peso seco de la célula. Constituye
una parte de proteínas y ácidos nucleicos.
P: forma parte de los fosfolípidos y ácidos nucleicos y se obtiene a partir de los fosfatos inorgánicos.
S: forma parte de algunos aminoácidos como son la Cys y la metionina y de algunas vitaminas como
biotina, coenzima A, tiamina y ácido lipoico. Es obtenido a partir de sulfato, sulfhidrico.
Mg: estabiliza la membrana plasmático, los ribosomas y los ácidos nucleicos.
Ca: estabilizan la membrana plasmática, responsable de la gran resistencia de las endoesporas.
Na: requerido en altas concentraciones en especies bacterianas marinas
Fe: forma parte de citocromos que son moléculas encargadas en el transporte de electrones.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
B. Los micronutrientes: se requieren en tan poca cantidad que ya sirven con las cantidades que hay en
los macronutriente.
Co: forma parte de la vitamina B-12
Zn, Se, Cu…: actúan de cofactores de enzimas
Mn: actúa de activador de enzimas.
C. Factores de crecimiento.
Compuestos orgánicos que son requeridos por la célula en bajas cantidades.
Vitaminas: función de formar parte de coenzimas. Estas son requeridas por las vitaminas para realizar
una actividad.
Aminoácidos: formar proteínas
Purinas: forman parte de los ácidos nucleicos.
Pirimidinas: forman parte de los ácidos nucleicos.
PRODUCTOS DE LA FERMENTACION
Los productos fabricados por fermentaciones industriales pueden agruparse en dos clases:
(1) los productos de gran volumen y bajo valor (en este grupo se incluyen los productos alimenticios,
bebidas, aditivos alimentarios y algunos productos químicos producidos por fermentación) y
(2) los productos de bajo volumen y alto valor (los fármacos, por ejemplo).
Por otro lado, hay que señalar que tienen origen en fermentaciones industriales un gran número de
productos de uso cotidiano que pertenecen a diferentes grupos:
(1) alimentos (derivados lácteos y de vegetales fermentados), bebidas (vino, cerveza, etc.), aditivos
alimentarios (vinagre, ácido cítrico, carotenos, etc.).
(2) productos farmacéuticos: antibióticos ß-lactámicos (penicilinas y cefalosporinas), antibióticos
aminoglicósidos y tetraciclinas; compuestos antitumorales y otros fármacos (lovastatina, por
ejemplo, utilizada para controlar la producción de colesterol).
(3) Enzimas microbianas tales como proteasas, amilasas, etc.
(4) Productos químicos tales como alcoholes, polisacáridos, disolventes (acetona), lípidos, productos
base para la producción de plásticos, etc.
(5) Productos recombinantes diseñados por ingeniería genética.
Además de estas utilidades, los microorganismos se usan industrialmente en ciertos procesos de
microbiología ambiental tales como el tratamiento de residuos sólidos y líquidos y en biorremediación.
GENERALIDADES DE LOS BIORREACTORES
El objetivo de la biotecnología es obtener productos metabólicos útiles a partir de materiales
biológicos. La biotecnología comprende la fermentación y la recuperación del producto. Para el cultivo de
microorganismos en condiciones óptimas, así como la producción de los metabolitos o enzimas deseadas se
deben desarrollar procedimientos de fermentación adecuados así como el mejoramiento genético de cepas y
la regulación del metabolismo mediante la optimización del medio de cultivo; además del control de los
factores físico-químicos que afectan el rendimiento de las fermentaciones (O2, T y pH). La recuperación del
producto se refiere a la extracción y purificación de los productos biológicos deseados.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Si una fermentación a pequeña escala tiene buenos rendimientos utilizando algún microorganismo y si
se quisiera llevar a cabo la fermentación a gran escala, se podría pensar que se lograría aumentando el
tamaño del fermentador y de las partes internas del mismo; pero se caería en un gran error ya que no es la
misma cantidad de calor generada en un fermentador de 5 ~ 10 l que en uno de 10 ~ 100 l. De tal manera
que el calor generado en este último herviría o mataría a los microorganismos y es por eso que hay que
diseñar sistemas para eliminar ese calor.
Un biorreactor o fermentador es la parte principal de cualquier proceso bioquímico en el que se
emplean sistemas microbianos para la producción económica de una amplia variedad de productos
biológicos útiles. Una definición funcional para un fermentador o biorreactor sería decir que consiste un
recipiente en el que se mantiene un ambiente favorable para que se desarrolle un determinado proceso
biológico. Los biorreactores son empleados en las industrias de alimentación y fermentación, en el
tratamiento de residuos y en muchas instalaciones biomédicas. En la industria de fermentaciones están,
invariablemente en el centro del proceso tal como se muestra en la siguiente figura:
Las condiciones ambientales existentes dentro de un fermentador pueden considerarse bajo tres aspectos
diferentes:
Biológicas, químicas y físicas.
El medio biológico es favorable para un proceso biológico cuando únicamente los organismos que
contribuyen al proceso en cuestión se encuentran presentes, mientras que los no productivos, destructivos o
no deseados se encuentren excluidos.
El medio químico implica la composición del medio de crecimiento microbiano, que deberá contener las
concentraciones adecuadas de sustratos o nutrientes microbiológicos, así como los precursores sintéticos,
libres de sustancias inhibidoras y mantenidas al pH adecuado.
El medio físico se refiere fundamentalmente a la temperatura del sistema, que hace que su control se tenga
muy en cuenta cuando se diseña un fermentador.
Los biorreactores usados actualmente para la producción industrial:
a) No agitados sin aireación.
b) Con elevación de aire.
c) Agitados con aireación.
d) Fluidificados.
e) De membrana y fibra hueca
Los recipientes no agitados sin aireación se usan para los productos tradicionales como el vino, la
cerveza y el queso. La síntesis de la mayoría de nuevos productos requiere el crecimiento de
PRETRATAMIENTO
HidrólisisTrituración
Esterilización
RECUPERACIÓNBIORREACCIÓN
Transf.. de masaTransf., de calor
Bioactividad
FiltraciónPurificaciónDesecación
Productos ySubproductos
Materias Primas
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
microorganismos en recipientes aireados con agitación, de tal manera que nos enfocaremos principalmente
a este tipo de fermentadores.
Biorreactor de tanque con agitación: es importante para la aplicación industrial, es el recipiente para
la mezcla común que tiene la doble ventaja de bajo costo de capital y de producción.
Los recipientes para experimentos de laboratorio de hasta 20 L de volumen se hacen de vidrio y de mejor
volumen; su construcción es de acero.
Biorreactor con elevación con aire: la falta de un patrón bien definida en un reactor de tanque con
aplicación ha conducido a la creación de un reactor basado en el principio de el lazo; y este a su vez se
divide en cuatro:
a) elevación con aire estándar
b) elevación con aire wasco.
c) Elevación con aire kaneguchi.
d) Elevación con aire lefrancois.
Actividad: elaborar el dibujo de cada uno de los fermentadores de elevación de aire mencionados
anteriormente.
Biorreactores fluidificados: la ventaja de un sistema de biorreactor fluidificado son sus características
de masa mezclada en calor en energía relativamente baja, velocidades de corte hace que el biorreactor del
hecho fluidificado adecuado para las células sensibles de animales y plantas.
Biorreactores con micro portador: la idea inicial de cultivare células de mamíferos dependientes de
anclaje sobre micro potadores fue considerada por Jan Wezel, quien amplia la resina, intercambio iónico
fragmentado con micro portador.
Biorreactor de membrana y fibra hueca: este sistema se ha creado y probado para el crecimiento de
células vegetales y mamíferos, para la inmovilización de bacterias, levaduras y enzimas.
El funcionamiento de cualquier fermentador depende de muchos factores entre los cuales se incluyen:
* La concentración de biomasa, la cual debe permanecer alta.
* El mantenimiento de las condiciones estériles.
* Agitación efectiva para que la distribución de los substratos y microorganismos en el reactor sea uniforme.
* Eliminación de calor.
* Creación de las condiciones correctas de corte; las rapideces altas de corte pueden ser dañinas para el
organismo pero las rapideces de corte bajas también pueden ser indeseables debido a la floculación o al
crecimiento de biomasa sobre la pared del reactor y sobre el agitador.
Los siguientes puntos son los considerados como los criterios más importantes en el diseño de un
fermentador:
1) El tanque debe diseñarse para que funciones asépticamente durante muchos días, así como para
operaciones de larga duración.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
2) Tener un consumo mínimo de energía.
3) Contar con un sistema de control de pH.
4) Un sistema de toma de muestras.
5) Un sistema adecuado de aireación y agitación para cubrir las necesidades metabólicas de los
microorganismos.
6) Sistema de control de temperatura.
7) Pérdidas de evaporación mínimas.
8) El diseño del tanque debe se tal que las operaciones laborales durante el funcionamiento, recolección,
limpieza y mantenimiento sean mínimas.
9) El tanque debe ser versátil (para diversas aplicaciones o procesos).
10) Las superficies del tanque internamente deben ser lisas, utilizando donde sea posible soldaduras.
11) La geometría del fermentador debe ser similar a los tanques más pequeños o mayores de la planta o a
los de la planta piloto para poder reproducir procesos a diferentes escalas.
12) Empleo de materiales económicos con resultados satisfactorios.
13) Servicio adecuado de repuestos para el fermentador.
14) Tipo de antiespumantes.
Las funciones deseadas en la fermentación son el contacto gas-líquido, detección de las
concentraciones o reactivos.
Algunos aspectos importantes en el fermentador son que:
* Una válvula de en el sistema de aire permita la desviación del aire para que la espuma no sea excesiva
(válvula de desviación).
* Se agrega antiespumante cuando el exceso de espuma llega a una probeta electrónica de conductividad.
* Toda la tubería esta protegida contra la contaminación, mediante el empleo de vapor.
* El nivel de líquido al llenar el recipiente esta determinado por una referencia, respecto a una gráfica de
calibración.
* El peso del contenido del tanque se determina con un balance hidrostático contra el aire que burbujea a
través del rociador.
* Los fluidos se transfieren desde un recipiente a presión.
El objetivo principal al diseñar un fermentador es llevar a cabo las fermentaciones en el menor tiempo
posible y al más bajo costo posible.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
A Motor del agitador
R Cojinete y soporte de eje
B Mecanismo reductor de la velocidad
S Mezclador (Agitador)
C Entrada de aire
T Válvula de muestreo
D Salida de aire
E Válvula de desviación de aire
F Sello del eje
G Mirilla con luz
H Mirilla de la línea de limpieza
I Agujero del hombre con mirilla
J Eje del agitador
K Paleta para romper espuma
L Salida de agua de enfriamiento
M Placa desviadora
N Serpentines de enfriamiento
O Rociador
P Entrada del agua de enfriamiento
Q Salida
R Cojinete del soporte del eje
T Válvula de toma de muestra
PARTES DE UN FERMENTADOR
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
DISEÑO DE UN FERMENTADOR
Dt Di Hl Hi Li Wi Wb
3 DI 1/3 DT 3 DI 1/3 Hl ¼ DI 1/5 DI 1/10 DT
Dt= Diámetro total
Di= Diámetro del impulsor
Hl= Altura del líquido
Li= Ancho de la paleta del impulsor
Wi= Alto de la paleta del impulsor
Wb= Ancho de los bafles
Ht= Altura total del fermentador ( HT= Hl/0.75 )
VL = (¶ ) (r)2 (HL) VT=(¶ ) (r)2 (HT) r=Dt/2
Trabajo en clase: Calcular todas las dimensiones del fermentador dada una de las dimensiones
a) Di = 0.5 m f) V = 300 m3
b) Wi = 0.1 m
c) Wb = 0.4 m
d) Dt = 1.5 m
e) Hl = 2.5 m
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
ESTERILIZACIÓN INDUSTRIAL.
INTRODUCCION
La esterilización es el proceso de conseguir la esterilidad, en la que no existen grados; un
objeto, superficie o sustancia es o no es estéril. Si es estéril no contiene a organismos viables o
células presentes y si se le protege contra la contaminación, la condición estéril permanecerá
indefinidamente. La desinfección implica que el material ha sido tratado a fin de eliminar o reducir
el riesgo de organismos patógenos, pero no implica que todos los organismos viables hayan sido
inactivados. La esterilización se define como cualquier método, el cual es capaz de destruir o
remover contaminantes microbianos no deseados.
Los procedimientos de esterilización son aplicados para:
1.- Asegurar que un proceso o experimentó un si ha llevado a cabo solamente con el organismo
deseado.
2.- Permitir la utilización segura de los productos.
3.- Evitar contaminación ambiental.
4.-Impedir el deterioro de un producto.
Se lleva a cabo o bien eliminando los organismos viables, como en la filtración o
matándolos de una de las siguientes formas:
-Calentando en presencia o ausencia de agua
-Irradiando con radiaciones ultravioleta, gamma o rayos X,
-Tratando con productos químicos en solución o forma gaseosa.
DEFINICIONES
TIEMPO TÉRMICO LETAL: El tiempo más corto que lleva destruir los microorganismos a
una temperatura determinada.
PUNTO TÉRMICO LETAL: La temperatura más baja que se necesita para los organismos
en 10 min.
TIEMPO DE REDUCCIÓN DECIMAL O VALOR D: Tiempo en minutos en que se reduce el
número de microorganismos a una temperatura determinada.
Para poder llevar a cabo una fermentación con éxito es imprescindible y obligatorio tener
en todas las etapas cultivos libres de contaminantes, desde el cultivo preliminar hasta el
fermentador de producción. Por lo tanto, el fermentador y su equipamiento, así como el medio de
cultivo deben estar estériles antes de la inoculación. Además, el aire que se suministra durante la
fermentación debe ser estéril y no deben existir roturas mecánicas en el fermentador que podrían
permitir la entrada de microorganismos. También se deben esterilizar los aditivos
(antiespumantes), sin embargo los ácidos y bases concentrados no es necesario esterilizarlos.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Un biorreactor puede ser esterilizado, destruyendo los microorganismos, con algún agente
letal como calor, radiación o un producto químico o bien separando los organismos viables
mediante un procedimiento físico como la filtración.
Durante la fermentación se deben observar dos puntos para asegurar la esterilidad:
- Esterilidad en el medio de cultivo.
- Esterilidad del aire que entra y sale.
- Construcción apropiada del biorreactor para su esterilización y para la prevención de la
contaminación durante la fermentación.
ESTERILIZACION DEL MEDIO DE CULTIVO
El medio nutritivo que se prepara inicialmente contiene una variedad de células vegetativas
diferentes y de esporas que proceden de los constituyentes del medio, del agua y del recipiente.
Estos microorganismos deben ser eliminados por un procedimiento adecuado antes de la
inoculación.
Métodos físicos
Calor
A pesar de que existe un gran conjunto de procedimientos para la esterilización, en la práctica,
para instalaciones a gran escala, el calor es el principal mecanismo utilizado, ya que las células
vegetativas son eliminadas rápidamente a temperaturas relativamente bajas, pero para la
destrucción de las esporas se necesitan temperaturas de 121 ºC.
Un conjunto de factores influyen en el éxito de la esterilización por calor: el número y tipo de
microorganismos presentes, la composición del medio de cultivo, el valor del pH y el tamaño de
las partículas en suspensión.
Todos los microorganismos son susceptibles, en distinto grado, a la acción del calor. El calor
húmedo produce desnaturalización y coagulación de proteínas. Estos efectos se debe
principalmente a dos razones:
*El agua es una especie química muy reactiva y muchas estructuras biológicas son producidas por
reacciones que eliminan agua.
*El vapor de agua posee un coeficiente de transferencia de calor mucho más elevado que el aire.
La esterilización por filtración se utiliza frecuentemente para todos los componentes de la
solución de nutrientes que son sensibles al calor y que serían por tanto desnaturalizados durante
el proceso de esterilización por vapor utilizado normalmente en fermentación industrial. Las
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
vitaminas, los antibióticos o los componentes de la sangre son ejemplos de compuestos lábiles al
calor que deben ser esterilizados por filtración.
Existen dos métodos para la esterilización por calor: la esterilización discontinua
(intermitente) y la esterilización continua.
A.- Esterilización discontinua
La mayor parte de los medios de cultivo se esterilizan en la actualidad en volúmenes
discontinuos en el biorreactor a 121 °C. Los tiempos de esterilización aproximados pueden ser
calculados a partir de la naturaleza del medio y del tamaño del fermentador. No solamente debe
ser esterilizado el medio nutritivo, sino también las uniones, válvulas y electrodos del propio
fermentador. Por consiguiente, los tiempos de esterilización reales son significativamente más
largos que los calculados y deben ser determinados empíricamente para las soluciones
específicas de nutrientes presentes en el fermentador. Un método de esterilización es inyectar
vapor en la camisa del fermentador o en los serpentines interiores (esterilización indirecta).
Otro método es inyectar vapor en la propia solución de nutrientes (procedimiento
directo), en cuyo caso un pre-requisito es tener vapor puro (libre de aditivos químicos). Muchos
suministros de vapor industrial contienen productos químicos tóxicos derivados de aditivos
anticorrosivos utilizados en el proceso de producción del vapor. Además, con la inyección directa
de vapor el condensado se acumula dentro del fermentador y de esta forma el volumen del
líquido aumenta durante el proceso de esterilización.
Entre los inconvenientes del proceso de esterilización discontinua por calor es que se
necesitan de 2 a 3 horas para alcanzar la temperatura de esterilización (121°C) lo que depende
de la conducción del vapor y del tamaño del fermentador. Una vez se ha alcanzado la
temperatura correcta se requieren otros 20 - 60 minutos para el proceso real de muerte, seguidos
de enfriamiento durante una hora. Para enfriar el fermentador, la energía que se requiere para el
calentamiento debe ser subsecuentemente retirada y, si el agua caliente que se obtiene durante
el enfriamiento no se puede aplicar a algún uso, la esterilización por calor se hace muy costosa.
Otra desventaja de la esterilización por calor (y desde el punto de vista de la Microbiología el
defecto que resulta más significativo) es que las fases de calentamiento, esterilización y
enfriamiento no solamente matan a los microorganismos, sino que también alteran severamente
la solución de nutrientes. La decoloración y los cambios en el valor del pH se originan como
consecuencia de la caramelización y la reacción de Maillard. Las vitaminas se destruyen y la
calidad del medio de cultivo se deteriora. La extensión en la que es afectada la fermentación
subsiguiente depende del organismo y del proceso.
B.- Esterilización continua
Las dos desventajas principales de la esterilización discontinua, daño al medio de cultivo
(perdida de la calidad nutritiva del medio) y alto consumo de energía, pueden ser evitadas en
gran parte mediante el uso de un procedimiento de esterilización continua. Aunque la
esterilización continua es la etapa preliminar lógica en una fermentación continua a escala
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
industrial, también se puede utilizar en la fermentación discontinua obteniendo posibles mayores
rendimientos en el tiempo y el espacio asignados. La razón para esto se debe a la relación
exponencial entre velocidad de muerte y temperatura, que hace más corto el tiempo necesario
para la eliminación completa de los organismos vivos cuando se utiliza una temperatura más alta.
Mientras la esterilización discontinua se lleva a cabo en 30-60 minutos a 121° C, la esterilización
continua se lleva a cabo normalmente en 30-120 segundos a 140° C. El calentamiento del medio
de cultivo para la esterilización continua puede ser llevado a cabo mediante inyección de vapor
o mediante intercambiadores de calor. La esterilización con inyección de vapor se hace
inyectando vapor en la solución de nutrientes. La temperatura se eleva rápidamente a 140° C y
se mantiene durante 30-120 segundos. Debido a la formación de condensados la solución
nutritiva se diluye; para corregir esto la solución caliente se bombea a través de una válvula de
expansión a un vaporizador y el condensado se retira mediante bombas de vacío de forma que la
solución esterilizada de nutrientes tiene la misma concentración después del proceso de
enfriamiento que antes. La desventaja de este proceso es la sensibilidad que presenta a cambios
en la viscosidad del medio y a variaciones en la presión.
En el proceso continuo que utiliza intercambiadores de calor, la solución de nutrientes, en el
primer intercambiador de calor, se precalienta a 90-120° C durante 20-30 segundos por la
solución nutritiva previamente esterilizada que sale. Luego, en el segundo intercambiador de
calor, se calienta indirectamente con vapor a 140° C. Esta temperatura se mantiene durante 30-
120 segundos en una tubería de mantenimiento antes de que sea colocada en el primer
intercambiador mediante enfriamiento preliminar y posteriormente en un tercer cambiador para
refrigeración a la temperatura del fermentador. La fase de enfriamiento es sólo de 20-30
segundos.
En el proceso que utiliza intercambiadores de calor el 90% del aporte de energía se
recupera. La desventaja de este método es que con algunas soluciones de nutrientes se forman
sales insolubles (p. ej. fosfato cálcico u oxalato cálcico) y aparecen incrustaciones en el primer
intercambiador de calor debido a las diferencias de temperatura entre la solución de nutrientes
esterilizada y la solución fría que entra. Si se produce una precipitación, el coeficiente de
transferencia de calor disminuye por lo que el sistema se debe detener y tratar con agentes que
limpian (ácido o base) y re-esterilizarlo. Esterilizando separadamente los componentes críticos de
la solución de nutrientes se mantiene constante el coeficiente de transferencia de calor por lo que
el período útil puede extenderse durante dos semanas.
Las soluciones que contienen almidón, que se hacen viscosas cuando se calientan, son
difíciles de utilizar en procesos de esterilización continua. Antes de la esterilización real debe
llevarse a cabo una licuefacción e hidrólisis parcial mediante ácidos o amilasas. Además, si hay
partículas en suspensión en la solución de nutrientes, los cortos tiempos de esterilización en el
proceso continuo pueden ser insuficientes para que el calor permanezca completamente a través
de ellas. El tiempo de calentamiento para partículas de 1 mm es de 1 segundo; para partículas de
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
1 cm es de 100 segundos. Por consiguiente el tamaño de las partículas debería estar restringido a
1-2 mm en procesos continuos de esterilización.
Autoclave
Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El modelo más usado es el de
Chamberland.
Esteriliza a 120º a una atmósfera de presión (estas condiciones pueden variar)y se deja el
material durante 20 a 30 minutos.
Equipo:
Consta de una caldera de cobre, sostenida por una camisa externa metálica, que en la parte
inferior recibe calor por combustión de gas o por una resistencia eléctrica, esta se cierra en la
parte superior por una tapa de bronce. Esta tapa posee tres orificios, uno para el manómetro, otro
para el escape de vapor en forma de robinete y el tercero, para una válvula de seguridad que
funciona por contrapeso o a resorte.
Funcionamiento:
Se coloca agua en la caldera, procurando que su nivel no alcance a los objetos que se disponen
sobre una rejilla de metal. Se cierra asegurando la tapa, sin ajustar los bulones y se da calor,
dejando abierta la válvula de escape hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de
vapor en forma de chorro continuo y abundante.
Tindalización
Esterilización por acción discontinua del vapor de agua. Las bacterias que resisten una sesión de
calefacción, hecha en determinadas condiciones, pueden ser destruidas cuando la misma
operación se repite con intervalos separados y en varias sesiones. Se efectúa a la presión normal.
Puede también realizarse a temperaturas más bajas, 56º u 80º así se puede evitar la
descomposición de las sustancias a esterilizar, por las temperaturas elevadas.
Calor seco:
El calor seco produce desecación de la célula. Estos efectos se deben a la transferencia de calor
desde los materiales a los microorganismos que están en contacto con éstos.
La acción destructiva del calor sobre proteínas y lípidos requiere mayor temperatura cuando el
material está seco o la actividad de agua del medio es baja.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Estufas
Doble cámara, el aire caliente generado por una resistencia, circula por la cavidad principal y por
el espacio entre ambas cámaras, a temperatura de 170º C para el instrumental metálico y a 140º
C para el contenido de los tambores. Se mantiene una temperatura estable mediante termostatos
de metal, que al dilatarse por el calor, cortan el circuito eléctrico.
Ventajas del calor seco:
No es corrosivo para metales e instrumentos.
Permite la esterilización de sustancias en polvo y no acuosas, y de sustancias viscosas no
volátiles.
Desventajas:
Requiere mayor tiempo de esterilización, respecto al calor húmedo, debido a la baja penetración
del calor.
Radiaciones
Aunque ocasionalmente se utilizan en la industria de alimentos estos agentes no se utilizan en
fermentaciones industriales.
Su acción depende de:
El tipo de radiación
El tiempo de exposición
La dosis
Ionizantes:
Producen iones y radicales libres que alteran las bases de los ácidos nucleicos, estructuras
proteicas y lipídicas, y componentes esenciales para la viabilidad de los microorganismos. Tienen
gran penetrabilidad y se las utiliza para esterilizar materiales termolábiles (termosensibles) como
jeringas descartables, sondas, etc. Se utilizan a escala industrial por sus costos.
Rayos Ultravioletas:
Afectan a las moléculas de DNA de los microorganismos. Son escasamente penetrantes y se
utilizan para superficies, se utilizan para la esterilización en quirófanos.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Rayos Gamma:
Su empleo esta basado en los conocimientos sobre la energía atómica. Este tipo de esterilización
se aplica a productos o materiales termolábiles y de gran importancia en el campo industrial.
Puede esterilizar antibióticos, vacunas, alimentos, etc.
Esterilización química
Aunque se conocen un conjunto de desinfectantes químicos no pueden ser utilizados para
esterilizar medios nutritivos ya que existe el riesgo de inhibir el organismo de la fermentación
debido a residuos del producto químico.
Sin embrago se hacen mención de los más importantes:
El formaldehído es solamente efectivo si puede garantizarse que entre en contacto con los
organismos contaminantes. Solamente puede usarse en condiciones muy especiales.
El peróxido de hidrógeno ha encontrado un uso creciente en la industria alimentaria. Es un
poderoso agente oxidante, que mata a las células vegetativas y esporas con actividad creciente
con alta concentración, temperatura y normalmente pH. Tiene la ventaja de que sus últimos
productos de degradación, agua y oxígeno, son inofensivos y ha sido utilizado a concentraciones
entre 10-25% W/V en la esterilización de la leche y de los contenedores utilizados para los
productos alimenticios.
El óxido de etileno y el óxido de propileno pueden ser utilizados en forma gaseosa en
instalaciones apropiadas. El óxido de etileno es mucho más efectivo pero es altamente tóxico,
irritante y violentamente explosivo en mezclas con aire. El proceso se utiliza cuando el equipo
puede ser dañado por las altas temperaturas.
ESTERILIZACION DEL AIRE DE FERMENTACION
La mayor parte de las fermentaciones industriales operan en condiciones de agitación
vigorosa y el aire que se suministra al fermentador debe ser esterilizado. El número de partículas
y microorganismos en el aire varía en gran medida dependiendo de la localización de la planta, el
movimiento del aire y el tratamiento previo del aire. Como media, el aire exterior tiene 10 -
100.000 partículas por m3 y 5 - 2.000 microorganismos por m3. De estos, el 50% son esporas de
hongos y el 40% son bacterias G (-). Los fermentadores funcionan generalmente con velocidades
de aireación de 0,5 - 1,0 vvm (volumen de aire/volumen de líquido por minuto). Un fermentador
que tenga un volumen de trabajo de 50 m3 con una velocidad de aireación de 1 vvm necesita
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
3.000 m3 de aire estéril por hora. La importancia crítica de la esterilización del aire en la
microbiología industrial puede ser deducida a partir de estos valores.
Los métodos existentes para la esterilización de los gases incluyen la filtración, inyección de
gas (ozono), depuración de gas, radiación (UV) y calor. De todos estos, solamente la filtración y el
calor son prácticos a escala industrial. Durante muchos años el aire se esterilizó pasándolo sobre
elementos calentados eléctricamente, pero debido al alto costo de la electricidad a partir de la
crisis del petróleo de los años 70, este proceso ha sido reemplazado por la filtración.
Actualmente, en los sistemas industriales el aire se esteriliza por filtración. En los sistemas
más antiguos se instalaban filtros en profundidad como los de lana de vidrio en los que las
partículas son atrapadas por un mecanismo de una combinación de efectos físicos tales como
inercia, bloqueo, difusión, gravedad y atracción electrostática. Los dos últimos mecanismos tienen
un efecto mínimo sobre la eliminación de las partículas. Las desventajas de los filtros de lana de
vidrio incluyen el arrugamiento y la solidificación durante la esterilización por vapor.
En la actualidad están siendo reemplazados por filtros de cartuchos que utilizan membranas
plegadas. Las ventajas de estos filtros es que son sustancialmente más pequeños, debido a la
construcción de los cartuchos es fácil reemplazar los elementos filtrantes utilizados, al poseer una
estructura membranosa (ésteres de celulosa, polisulfona o nylon) tienen un efecto de filtros
absolutos. La desventaja de la mayor parte de los sistemas instalados actualmente es que no
existen todavía, para uso industrial, filtros absolutos para bacteriófagos. Los bacteriófagos pueden
ocasionar el fallo total de un sistema como por ejemplo en la producción de ácido glutámico por
Corynebacterium glutamicum o al trabajar con Escherichia coli. El aire que sale del fermentador
también debe ser esterilizado, sobre todo si se trabaja con organismos recombinantes. No sólo
como medida de seguridad, sino también para prevenir que las cepas industriales se liberen al
medio ambiente y por lo tanto estén disponibles de una forma gratuita para los competidores. De
nuevo, se utiliza la filtración.
Los requisitos de un sistema de filtración para la esterilización del aire deben ser:
~ El sistema debe ser de diseño sencillo.
~ Su operación debe ser barata.
~ Debe ser estable y resistente a varias esterilizaciones con vapor.
~ Debe acondicionar el aire, ajustando temperatura y humedad.
PREPARACION DE MEDIOS DE CULTIVO
El crecimiento de los microorganismos, su multiplicación, implica que necesitan duplicar su
material celular. Las células utilizan elementos químicos que provienen del medio ambiente para
transformarlos en los constituyentes característicos que componen dicha célula. Estos
compuestos químicos se llaman nutrientes y el proceso por el cual una célula transforma estos
nutrientes en sus componentes celulares se denomina anabolismo o biosíntesis.
Cuando los microorganismos se separan de su hábitat (donde adquieren los nutrientes) y se
cultivan en laboratorio o industrias, se deben usar medios de cultivo que contengan los elementos
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
químicos necesarios para su crecimiento. En otras palabras los microorganismos se cultivan en
agua, a la que se han añadido los nutrientes apropiados.
Así que un medio de cultivo es una solución acuosa que contiene los nutrientes apropiados
para el crecimiento óptimo de un microorganismo. Los nutrientes existentes en el medio de
cultivo dan a la célula microbiana todos los ingredientes requeridos para que produzca más
células semejantes a ella misma.
Los nutrientes que requiere una célula para su crecimiento (duplicación) vendrán
determinados por la composición de la célula, que atendiendo a sus necesidades se clasifican en
cuatro grupos:
A) Macronutrientes: Son requeridos por los microorganismos en grandes cantidades tales como el
Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno.
B) Micronutrientes: Son requeridos en pequeñas cantidades tales como Fósforo, Potasio, Azufre,
Magnesio.
C) Vitaminas y hormonas.
D) Elementos traza: Hierro, Zinc, Cobre, Manganeso, Molibdeno, Cobalto
Por lo tanto, los medios utilizados en el cultivo de los microorganismos contienen todos los
elementos en una forma adecuada para la síntesis del material celular y para la producción de
productos metabólicos. En la investigación con microorganismos en un laboratorio pueden
utilizarse productos químicos definidos puros para la obtención de medios de cultivo, pero en las
fermentaciones industriales se utilizan frecuentemente, por motivos económicos, sustratos
complejos casi indefinibles. En muchos casos los ingredientes de los medios son subproductos de
otras industrias siendo extremadamente variados en su composición.
Los medios químicamente definidos se preparan adicionando cantidades precisas de
sustancias orgánicas o inorgánicas puras al agua destilada, por lo tanto, se conoce la composición
química exacta de un medio definido. Sin embargo en muchos casos, conocer la composición
exacta no es indispensable. En estos casos son suficientes los medios indefinidos que incluso
pueden ser ventajosos. Los medios complejos emplean extractos de sustancias altamente
nutritivas aunque químicamente indefinidas. Estos extractos se venden en forma de polvo que
puede ser pesado y adicionado a los medios de cultivo. Sin embargo, una desventaja importante
del uso de medios complejos es la pérdida de control sobre las especificaciones precisas de
nutrientes del medio.
La composición de los medios de cultivo debe ser constantemente adaptada al proceso de
fermentación. Los lotes nuevos de los sustratos tienen que ser evaluados cuidadosamente en
fermentaciones de prueba, antes de que puedan ser utilizados en la producción. Además de los
costos del material y del rendimiento de producto, debe considerarse si los materiales utilizados
están fácilmente disponibles en cantidad suficiente sin altos costos de transporte y si las
impurezas dificultarán la recuperación del producto o aumentarán los costos de recuperación del
producto.
Los medios de cultivo se pueden preparar para ser usados en estado líquido, o en estado gel
(semi-sólido). Un medio de cultivo líquido es convertido en el estado semisólido si se le añade un
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
agente gelificante. El agar es el agente gelificante de mayor uso. Se fabrica a partir de ciertas
algas marinas y no es un nutriente para la mayor parte de los microorganismos.
Los micronutrientes (también llamados oligoelementos) constituyen casos especiales en la
preparación de los medios de cultivo. La mayor parte de los minerales se requieren en cantidades
sumamente pequeñas. En los medios químicamente definidos, generalmente se adicionan en
pequeñas cantidades a partir de una solución madre que contiene una mezcla de metales y
minerales requeridos.
Materias primas empleadas en Fermentaciones Industriales.
1.- Fuentes de Carbono
Los carbohidratos son tradicionalmente las fuentes de carbono utilizadas en la industria de
la fermentación. Por razones económicas la glucosa o la sacarosa puras rara vez son utilizadas
como única
fuente de carbono, excepto en los procesos que exigen un control exacto de la fermentación.
a) Las melazas, un subproducto de la producción del azúcar, es una de las fuentes más baratas de
carbohidratos. Además de una gran cantidad de azúcar, las melazas contienen sustancias
nitrogenadas, vitaminas y elementos traza. Sin embargo, la composición de las melazas varía
dependiendo de la materia prima utilizada para la producción de azúcar (caña o remolacha) y la
calidad de las melazas depende del origen, condiciones climáticas y proceso de producción.
b) El extracto de malta, un extracto acuoso de la cebada malteada (cebada germinada que
produce enzimas que hidrolizan el almidón), es un sustrato excelente para muchos hongos
filamentosos, levaduras y actinomicetos. El extracto seco de malta contiene aproximadamente
90-92% de carbohidratos y está compuesto de hexosas (glucosa y fructosa), disacáridos (maltosa,
sacarosa), trisacáridos (maltotriosa) y dextrinas (polímeros de glucosa). Las sustancias
nitrogenadas presentes en el extracto de malta incluyen proteínas, péptidos, aminoácidos,
purinas, pirimidinas y vitaminas. Los medios de cultivo que contienen extracto de malta deben ser
esterilizados cuidadosamente. Cuando existe sobrecalentamiento se produce la reacción de
Maillard debido al bajo pH y a la alta proporción de azúcares reductores. En esta conversión los
grupos aminos de las aminas, aminoácidos (especialmente lisina) o las proteínas reaccionan con
los grupos carbonilo de los azúcares reductores, aldehidos y cetonas, lo que resulta en la
formación de productos de condensación de color tostado. Estos productos de reacción no son
sustratos adecuados para los microorganismos.
c) La celulosa debido a su amplia disponibilidad y bajo costo, está siendo extensamente estudiada
como sustrato de fermentación. La producción anual de celulosa es grandísima, estimaciones de
1011 toneladas anuales. La mayor parte de ella existe como residuos en formas tales como paja,
residuos de las mazorcas, desechos de la madera y residuos de papel. Frecuentemente no es
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
posible utilizar la celulosa directamente como fuente de carbono, de forma que ha de ser
hidrolizada primero química o enzimáticamente.
d) Los aceites vegetales como el aceite de soya, el aceite de algodón y el aceite de palma son
utilizados principalmente como sustratos, siendo añadidos al medio en el que los carbohidratos
proporcionan la principal fuente de energía.
2.- Fuentes de Nitrógeno
a) El líquido de maceración del maíz, es una fuente de nitrógeno que es metabolizada
eficientemente; se forma durante la producción de almidón a partir de maíz. Este líquido contiene
numerosos aminoácidos como alanina, arginina, ácido glutámico, isoleucina, treonina, valina,
fenilalanina, metionina y cisteína.
b) Los extractos de levadura son excelentes sustratos para muchos microorganismos. Son
producidos a partir de la levadura de panadería mediante autolisis a 50-55 °C o mediante
plasmolisis en presencia de altas concentraciones de NaCl. El extracto de levadura contiene
aminoácidos, péptidos, vitaminas solubles en agua y carbohidratos. La composición del extracto
varía de un lote a otro, parcialmente debido a que los sustratos utilizados para el cultivo de las
levaduras afectan a la calidad del extracto de levadura obtenido.
c) Las peptonas (hidrolizados de proteínas) pueden ser utilizadas por muchos microorganismos
pero son relativamente caras para la aplicación industrial. Las fuentes de peptonas incluyen la
carne, caseína, gelatina, queratina, semillas de cacahuete, harina de soya, semillas de algodón y
semillas de girasol. La composición de las peptonas varía dependiendo de su origen.
AIREACIÓN Y MEZCLADO.
El proceso de fermentación industrial aerobio debe disponer de un sistema de aireación y mezclado del
cultivo. El reactor de tipo tanque con agitación convencional incluye un sistema de agitación mecánico
consistente en un eje vertical con varios agitadores , en tanto que la mayoría de los biorrectores de platos
están equipados con turbinas de discos localizados a lo largo del eje y con dimensiones controladas para
conseguir un buen mezclado y una buena dispersión a través del medio.
El aire estéril se introduce por la base del tanque normalmente por un anillo pulverizador, y es dispersado
eficazmente a través del medio por la acción del sistema de agitación.
TRANFERENCIA DE MASA.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
Durante el crecimiento y metabolismo microbianos tiene lugar de forma continua la transferencia de
nutrientes y metabolitos entre el medio ambiente externo y la célula. En este intercambio, cada nutriente o
metabolito experimenta diversas fases pudiendo encontrarse en forma de sólido, liquido o gas.
En los procesos de fermentación convencionales, la demanda microbiana de sustratos distintos al oxigeno es
cubierta usualmente sin dificultad, puesto que estos son suministrados en exceso en el medio. L velocidad de
transferencia de masa entre la fase liquida y gaseosa esta fuertemente influenciada por la solubilidad del gas
en la fase liquida.
El mantenimiento de un ambiente aséptico y unas condiciones aeróbicas son, probablemente, los dos puntos
de mayor relevancia que hay que considerar. Los fermentadores más ampliamente utilizados a nivel
industrial están provistos de mecanismos de agitación, dispersión y aireación así como de sistemas para el
control de la temperatura, pH y formación de espuma.
La agitación es la operación que crea o que acelera el contacto entre dos o varias fases. El objetivo de
la agitación es mezclar el caldo de fermentación para obtener una suspensión uniforme que se logra
acelerando las velocidades de transferencia de masa y calor (energía).
Una fermentación microbiana puede ser considerada como un sistema de tres fases, que implica
reacciones líquido-sólido, gas-sólido y gas-líquido:
A) La fase líquida contiene sales disueltas, sustratos y metabolitos. Puede existir, en algunos casos, una
segunda fase líquida si existe un sustrato inmiscible en agua como por ejemplo los alcanos.
B) La fase sólida consiste en células individuales, bolitas de micelio, sustratos insolubles o productos del
metabolismo que precipitan.
C) La fase gaseosa proporciona un reservorio para el suministro de oxígeno, para la eliminación del CO2 o
para el ajuste del pH con amonio gaseoso.
Una adecuada agitación de un cultivo microbiano es esencial para la fermentación ya que produce los
siguientes efectos en las tres fases:
1.- Dispersión del aire en la solución de nutrientes.
2.- Homogeneización, para igualar la temperatura, pH y concentración de nutrientes, en el fermentador.
3.- Suspensión de los microorganismos y de los nutrientes sólidos.
4.- Dispersión de los líquidos inmiscibles.
Bajo los anteriores puntos se podría concluir que cuanto mayor sea la agitación, mejor será el
crecimiento. Sin embargo, la agitación excesiva puede romper las células grandes e incrementar la
temperatura lo que ocasiona un descenso en la viabilidad celular. Por lo tanto, se debe conseguir un balance
entre la necesidad del mezclado y la necesidad de evitar el daño celular.
Los diferentes tipos de agitación que se utilizan en las fermentaciones se incluyen dentro de las
siguientes clases:
1.- Agitadores rotativos, los cuales tienen un sistema interno mecánico de agitación.
2.- Columnas de burbujas, la agitación se realiza mediante la introducción de aire a sobrepresión.
3.- Sistema aero-elevado (airlift), que pueden tener un circuito interno o externo. La mezcla y circulación de
los fluidos son el resultado de las corrientes de aire introducido, las cuales causan diferencias en la densidad
dentro de las diferentes partes del fermentador.
De estos tres tipos el más utilizado es el primero ya que 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 de agitación con el que se tiene más experiencia.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
FACTORES FISICO-QUIMICOS QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LAS FERMENTACIONES
INDUSTRIALES
1.- Oxígeno
2.- Temperatura
3.- pH
Oxígeno
Uno de los factores más críticos en la operación de fermentación a gran escala es el suministro de un
intercambio de gases adecuado. El oxígeno es el sustrato gaseoso más importante para el metabolismo
microbiano y el anhídrido carbónico es el producto metabólico más importante. El oxígeno no es un gas muy
soluble ya que una solución saturada de oxígeno contiene aproximadamente 9 mg / L de este gas en agua.
Debido a la influencia de los ingredientes del cultivo, el contenido máximo de oxígeno realmente es más bajo
de lo que debería ser en agua pura. El suministro se logra pulverizando aire en el fermentador durante el
proceso.
La ley de Henry describe la solubilidad del oxígeno en soluciones de nutrientes en relación a la presión
parcial del oxígeno en la fase gaseosa:
P0
C = ------
H
En esta ecuación “C” es la concentración de O2 de la solución de nutrientes a saturación, “P0” es la
presión parcial del gas en la fase gaseosa y H es la constante de Henry que es específica para cada tipo de
gas. A medida que aumenta la concentración de O2 en la fase gaseosa, aumenta la proporción de
O2 en la solución de nutrientes. En consecuencia, la presión más alta de O2 se consigue durante la
aireación con oxígeno puro. Comparado con el valor obtenido al utilizar aire (9 mg O2/L), en agua se
disuelven 43 mg O2/L cuando se utiliza oxígeno puro. Otra característica es que a medida que aumenta la
temperatura desciende la solubilidad del oxígeno.
Una vez disuelto el O2 éste tiene que transferirse desde la burbuja de gas a cada célula individual. Para ello
deben ser superadas varias resistencias parcialmente independientes:
a) La resistencia dentro de la película de gas a la interfase.
b) La penetración de la interfase entre la burbuja de gas y el líquido.
c) Transferencia desde la interfase al líquido.
d) Movimientos dentro de la solución de nutrientes.
e) Transferencia a la superficie de la célula.
En las fermentaciones que se llevan a cabo con organismos unicelulares como bacterias o levaduras, el
factor más importante que controla la velocidad de transferencia es la resistencia en la interfase entre la
burbuja de gas y el líquido. Las células microbianas próximas a la burbuja de gas pueden absorber
directamente el O2 a través de la interfase aumentando la transferencia del gas a estas células.
En los aglomerados de células o en las bolitas de micelio, la transferencia de gas dentro del
aglomerado puede ser un factor limitante.
Por último indicar la concentración crítica de oxígeno que es el término utilizado para
expresar el valor de la velocidad específica de absorción de oxígeno que permite la respiración
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
sin impedimentos. Esta concentración crítica de oxígeno suele tener unos valores concretos para
cada microorganismo oscilando de forma general entre el 5% y el 25% de los valores de
saturación de oxígeno en los cultivos.
DEFINICIÓN DE KLA.
Coeficiente volumétrico de transferencia de oxigeno (H-1).Ha sido analizado concienzudamente como
parámetro critico para el funcionamiento del biorreactor. El coeficiente depende del diámetro, capacidad,
potencia, sistema de aireación, velocidad de aireación del biorreactor y de la densidad, y la viscosidad,
descomposición de nutrientes, la estructura del microorganismo, el agente antiespumante utilizado y la
temperatura.
Se ha encontrado que la rapidez de transferencia de oxigeno a bajas concentraciones es proporcional a la
diferencia de concentraciones del mismo o para la transferencia a la interfase desde líquidos esto se puede
escribir:
Na=KL (C° - C)
La transferencia de oxigeno en el biorreactor o rapidez de capacitación de oxigeno es:
Na=KLA (C* - C)
Temperatura
La temperatura es otro de los parámetros esenciales para el éxito de una fermentación. Los
microorganismos que crecen a una temperatura inferior a la óptima tienen retardado su crecimiento y por lo
tanto reducida la producción celular, es decir su productividad. Por otro lado, si la temperatura es demasiado
alta, pero no letal, se puede inducir una respuesta de estrés al choque térmico con la consiguiente
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
producción de proteasas celulares que ocasionan una disminución en el rendimiento de los productos
proteicos. A fin de obtener rendimientos óptimos, las fermentaciones deben ser llevadas a cabo en un
margen estrecho de temperatura y a ser posible constante. La velocidad de producción de calor debida a la
agitación y a la actividad metabólica de los microorganismos no se ve compensada por las pérdidas de calor
que resultan de la evaporación, por lo que se debe recurrir a sistemas de refrigeración. Dentro de éstos, los
más utilizados en las fermentaciones industriales son las camisas de agua.
pH
La mayor parte de los microorganismos crecen óptimamente entre pH 5.5 y 8.5. Pero durante el
crecimiento en un fermentador, los metabolitos celulares son liberados al medio, lo que puede originar un
cambio del pH del medio de cultivo. Por lo tanto se debe controlar el pH del medio de cultivo y añadir un
ácido o una base cuando se necesite para mantener constante el pH. Por supuesto que esta adición del ácido
o base debe ser mezclada rápidamente de tal manera que el pH del medio de cultivo sea el mismo en todo el
fermentador.
Sistemas de Control de Temperatura, pH y Oxígeno disuelto:
Los fermentadores pueden estar equipados con diversos mecanismos de control que permiten
mantener las condiciones adecuadas para que las enzimas de los microorganismos operen a condiciones
óptimas. A continuación se ilustra un sistema de control de temperatura típico de un fermentador:
El fermentador está rodeado de un "abrigo" que junto a un sistema de mezclado permite una
distribución de temperaturas similar en todas las partes del líquido fermentándose. En este sistema, un
sensor se utiliza para medir la temperatura dentro del fermentador. La señal eléctrica es recibida por una
unidad de control que determina si la temperatura esta dentro de un rango adecuado o si la misma está más
alta o más baja de lo prevista. Dentro de unos parámetros establecidos para la desviación, el controlador
activará la válvula de vapor en caso de requerirse aumentar la temperatura; en el caso de que se requiera
una disminución de temperatura, se activará la válvula que permite el paso de agua fría; por último, en el
caso en que la temperatura se encuentre dentro del rango aceptable, tanto la válvula de vapor como la de
agua fría permanecerán cerradas.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
De igual forma se ilustra a continuación un sistema de control de pH. Observe que un sensor se utiliza
para establecer la medida de pH. La señal eléctrica del sensor es recibida por el controlador que determina
la acción a seguir según el valor de pH y el rango de operación de esta variable de control. Si el pH es más
bajo que el permitido en la lógica de control, el controlador activará la bomba de base introduciendo medio
alcalino que permita subir el pH. En el caso de que el pH sea más alto de lo establecido en el criterio de
control, se activará la bomba de ácido y el pH bajará. En el caso de que el pH esté dentro del rango
permitido, ambas bombas permanecerán desactivadas.
Similar a lo establecido anteriormente funcionan otros sistemas de control. Por ejemplo, en ocasiones
es necesario que el fermentador tenga algún tipo de sistema que controle la formación de espuma (antifoam
control system). Estos sistemas pueden ser mecánicos o pueden añadir algún compuesto químico
(antiespumante) que disminuya la tensión superficial del medio en que se fermenta, evitando la acumulación
de espuma.
En el caso en que una fermentación sea aeróbica, se requiere un sistema de control para el oxígeno
disuelto. Los sistemas de control de oxígeno disuelto tienen un sensor y un controlador al igual que otros
sistemas de control. En estos casos se establece una cantidad mínima de oxígeno disuelto en la cual se
activarán elementos de control para aumentar la cantidad de oxígeno presente en el medio. Estos
elementos pueden ser compresores o válvulas de aire. También los sistemas de control de oxígeno disuelto
pueden aumentar la velocidad de agitación, causando turbulencia lo que ayuda a exponer más área de
superficie del líquido al aire y así aumentar la transferencia de oxígeno al medio.
Ing. Elia Maria Bautista Guerrero.
