Bioreactors | Design, Principle, Parts, Types, Applications, & Limitations | Biotechnology Courses

Summary

En este video, se exploran los biorreactores, su definición, diseño y funcionamiento en la biotecnología. Se explica cómo estos dispositivos se utilizan en la fermentación y en la producción de productos biológicos mediante el control de parámetros como temperatura, pH y oxigenación. También se cubren los diferentes tipos de biorreactores, como los de tanque agitado continuo, columna de burbujeas, lecho fluidizado, y fotobiorreactores, entre otros, así como sus aplicaciones en la producción de antibióticos, ácidos orgánicos y tratamiento de aguas. Además, se destacan las limitaciones de estos sistemas. ¡No olvides suscribirte al canal para más información!

Takeaways

• 😀 Un bioreactor es un recipiente cerrado utilizado para la síntesis de productos químicos y procesos biológicos, con sistemas de control para temperatura, pH, agitación y aireación.
• 😀 Los bioreactores deben regular parámetros clave como temperatura, pH, presión, aireación, y alimentación de nutrientes para optimizar el crecimiento de microorganismos.
• 😀 El diseño de un bioreactor está basado en las necesidades del organismo utilizado y en la creación de las condiciones ideales para la producción del producto deseado.
• 😀 Los materiales utilizados para construir un bioreactor deben ser resistentes a la corrosión, no tóxicos, y capaces de soportar esterilización por vapor, alta presión y cambios de pH.
• 😀 Los bioreactores pueden variar en tamaño, desde pequeños frascos de laboratorio hasta aplicaciones industriales de gran volumen.
• 😀 La agitación y la aireación son esenciales para asegurar que las células y los nutrientes estén distribuidos uniformemente en el medio de cultivo.
• 😀 Los bioreactores tienen componentes clave como impelentes, baffles, sistemas de aireación, y válvulas para controlar el flujo y la distribución de los medios.
• 😀 Los tipos comunes de bioreactores incluyen el fermentador de tanque agitado continuo, el fermentador de columna de burbujas y el fermentador de lecho empacado.
• 😀 Los bioreactores tienen aplicaciones en la producción de antibióticos, ácidos orgánicos, enzimas, cultivos celulares y tratamiento de aguas residuales.
• 😀 Las limitaciones de los bioreactores incluyen altos costos de energía, problemas de control de temperatura, y posibles obstrucciones o erosión debido a partículas o burbujas de gas.

Q & A

¿Qué es un bioreactor y cuál es su función principal?

Un bioreactor es un recipiente cerrado que se utiliza en la síntesis de productos químicos y procesos biológicos. Su función principal es cultivar microorganismos y controlar parámetros como la temperatura, el pH, la aireación y la agitación para obtener biomasa, metabolitos y antibióticos.

¿Cuáles son las características clave de un bioreactor?

Las características clave de un bioreactor incluyen la regulación de parámetros como temperatura, pH, presión, aireación, nutrición y niveles de líquido. También debe incluir sistemas para agitación, esterilización y mantenimiento de la esterilidad.

¿Cómo se diseña un bioreactor para optimizar la producción de un producto?

El diseño de un bioreactor se basa en la creación de las condiciones ideales para el crecimiento de los microorganismos que producen el producto deseado. Factores como la calidad del producto, la productividad y los costos de producción son esenciales al determinar el diseño y la operación del bioreactor.

¿Qué materiales deben utilizarse para la construcción de un bioreactor?

El material utilizado para la construcción de un bioreactor debe ser resistente a la corrosión, no tóxico, capaz de soportar procedimientos de esterilización y cambios de presión y pH. Los bioreactores más pequeños suelen ser de vidrio, mientras que los de mayor escala son de acero inoxidable.

¿Cuáles son los componentes principales de un bioreactor?

Los componentes principales de un bioreactor incluyen el recipiente fermentador, un sistema de calefacción y enfriamiento, un sistema de aireación, un sistema de agitación, sellos de ejes, bafles, impelentes, dispositivos de control de espuma, válvulas y dispositivos para monitorear y controlar parámetros ambientales como temperatura, pH y oxígeno.

¿Cuál es la función de los impelentes en un bioreactor?

Los impelentes son responsables de mantener una suspensión uniforme de las células microbianas en el medio de cultivo, ayudando a mezclar el medio de nutrientes y a distribuir de manera eficiente el oxígeno. Además, los impelentes ayudan a reducir el tamaño de las burbujas de aire durante la fermentación.

¿Qué tipos de bioreactores existen y cuáles son sus características?

Existen varios tipos de bioreactores, incluyendo el **bioreactor de tanque agitado continuo** (CSTR), **bioreactor de columna de burbujas**, **bioreactor de aire lift**, **bioreactor de lecho fluidizado**, **bioreactor de lecho empacado**, **fotobiorreactores** y **bioreactores de membrana**. Cada uno tiene características específicas que lo hacen adecuado para diferentes aplicaciones industriales y de investigación.

¿Cuáles son los principales usos de los bioreactores en la industria?

Los bioreactores se utilizan en la producción de una amplia gama de productos, como antibióticos, enzimas, ácidos orgánicos, y otros metabolitos. También se emplean en el tratamiento de aguas residuales, la producción de biomasa y para procesos de biocatálisis.

¿Qué limitaciones tienen los bioreactores?

Las limitaciones de los bioreactores incluyen problemas como el estrés por cizallamiento y el alto consumo de energía en los CSTR, la eficiencia fotosintética lenta en los fotobiorreactores, la baja mezcla y circulación de nutrientes en los bioreactores de aire lift, y la dificultad de reemplazar catalizadores en los bioreactores de lecho empacado. Además, el crecimiento de biofilm y la ruptura de membranas pueden ser problemas en los bioreactores de membrana.

¿Cómo se controlan los factores ambientales dentro de un bioreactor?

Los factores ambientales dentro de un bioreactor, como la temperatura, la concentración de oxígeno, el pH y los niveles de nutrientes, se controlan mediante dispositivos automatizados que monitorean y ajustan estos parámetros para crear las condiciones óptimas para el crecimiento microbiano y la producción del producto deseado.