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• Darixa Zapata

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“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN” UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS DEPARTAMENTO DE AGROINDUSTRIAS E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

INFORME N° 05

TEMA: ELABORACION Y USO DEL BIOREACTOR CURSO: BIOTECNOLOGÍA

I.

INTRODUCCIÒN

La importancia de la instrumentación de un bioreactor radica en la necesidad de tener en los cultivos un control que permita optimizar el proceso. La estrategia de control comienza con la medición de las variables que proveen un ambiente adecuado en un proceso de fermentación. El diseño y construcción de los elementos necesarios para el monitoreo de las variables del bioreactor, requirieron conocimientos de las necesidades del bioreactor y su operación específica, así como de los circuitos electrónicos involucrados en los dispositivos de medición. Las características básicas de evolución de un proceso de fermentación son representadas en forma de una curva de crecimiento y medición, éstas fueron estudiadas debido la necesidad de caracterización de los instrumentos de medición propuestos.

II.

OBJETIVOS 

Conocer el diseño y manejo de un biorreactor y sus distintas aplicaciones en la industria.



Determinar el crecimiento de levaduras en un biorreactor tipo batch con un sistema de aireación utilizando como sustrato el mosto de la uva.



Determinar la velocidad de consumo del azúcar presente en el mosto de uva.

III.

MARCO TEÒRICO

3.1.

BIOREACTORES

Un bioreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. En algunos casos, un bioreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaeróbico. Estos bioreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero inoxidable. En términos generales, un bioreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al organismo o sustancia química que se cultiva. Existen tres modos de operación de un bioreactor, caracterizados principalmente por la forma en que el sustrato es alimentado al tanque:  MODO DISCONTINUO O BATCH: Se refiere a que las células se cultivan en un recipiente con una concentración inicial, sin que eta sea alterada por nutrientes adicionales o el lavado, por lo que el volumen permanece constante y sólo las condiciones ambientales del medio son controladas por el operador.

 MODO SEMICONTINUO O FED-BATCH: Los nutrientes son alimentados al bioreactor de forma continua o semicontinua, mientras que no hay efluente en el sistema. Según sea el objetivo de la operación la adición intermitente del sustrato mejora la productividad de la fermentación manteniendo baja la concentración del substrato, es refrigerado por la capacidad volumétrica del reactor.  MODO CONTINUO: Un cultivo continuo consiste en alimentar nutrientes y retirar productos continuamente de un bioreactor: Bajo ciertas

condiciones el cultivo puede alcanzar un estado estacionario donde no existe variación del volumen. Los bioreactores para cultivo continuo son TIPOS DE TANQUE COMPLETAMENTE AGITADO (CSTR) que comprenden al quimiostato y al turbidostato y el de TIPO TUBO CON FLUJO TAPÓN (PFR de sus siglas en inglés)

3.2.

BIOREACTOR DE COLUMNA DE BURBUJAS O “BUBBLE BED”

Este tipo de bioreactor carece de un sistema de transmisión mecánica para mezclar el caldo de cultivo. El mezclado se realizar por la inyección de aire a sobrepresión en el líquido desde el fondo del recipiente, al dispersarse el aire en burbujas y al ascender causan la turbulencia del líquido. Generalmente la relación altura/diámetro es mayor a 3. Si las columnas son grandes se pueden emplear platos perforados colocados en posiciones intermedias de las mismas para “redispersar” las burbujas de gas. El producto se puede sacar del bioreactor en la corriente gaseosa.

Al carecer de partes “móviles” tanto la construcción, operación y mantenimiento de este tipo de bioreactores son más económicos que cualquier otro tipo. Quizá el mayor gasto de operación sea el de compresión de aire, en razón de los altos flujos requeridos. Generalmente se emplean para fermentaciones de baja viscosidad. Las columnas de burbujas se utilizan industrialmente para la producción de levadura de panadería, cerveza y vinagre y en el tratamiento de aguas residuales.

3.3.

LEVADURAS

El término levadura se refiere a aquellos hongos que generalmente no son filamentosos, sino unicelulares y de forma ovoide o esferoide, y que se reproducen por gemación o por fisión. Las levaduras que se encuentran en los alimentos pueden ser benéficas o perjudiciales.

Las levaduras se utilizan en la elaboración de alimentos como el pan, la cerveza, vinos, vinagre y quesos, también se utilizan en la obtención de enzimas y alimentos fermentados. Las levaduras son perjudiciales cuando producen la alteración del sauerkraut, de los zumos de frutas, de los jarabes, de la melaza, de la miel, de las carnes, del vino, de la cerveza y de otros alimentos. Los caracteres morfológicos de las levaduras se determinan mediante su observación microscópica. Su forma puede ser desde esférica a ovoide, alimonada, piriforme, cilíndrica, triangular e incluso alargada. La mayoría se reproducen asexualmente por gemación multicelular o por gemación polar. Unas pocas especies se reproducen por fisión. En los cultivos en placas de agar es difícil diferenciar las colonias de levaduras de las colonias bacterianas; la observación microscópica de los microorganismos es la única forma segura de diferenciarlas. La mayoría de las colonias jóvenes de levaduras son húmedas y algo mucosas; la mayoría de las colonias son blancuzcas, aunque algunas tienen un color crema o rosado. Son oxidativas, fermentativas, o bien su actividad metabólica es a la vez de ambos tipos. La mayoría de las levaduras crecen mejor con un alto contenido de humedad. No obstante, crecen mejor que la mayoría de las bacterias en sustratos que contienen elevadas concentraciones de solutos (por ejemplo carbohidratos o cloruro de sodio), es decir son osmotolerantes. Sin embargo la mayoría de las levaduras necesitan mayor humedad que los mohos. Para la mayoría de las levaduras la Aw mínima de crecimiento oscila entre 0.88 y 0.94. El intervalo de temperaturas de crecimiento es parecido al de los mohos, con una temperatura óptima en torno a los 25 a 30°C y una temperatura máxima en torno a los 35 a 47°C. Crecen mejor en aerobiosis, aunque las especies de tipo fermentativo son capaces de crecer, aunque lentamente, en anaerobiosis. Los azúcares son la fuente energética más apropiada para las levaduras, aunque las oxidativas, pueden oxidar los ácidos orgánicos y el alcohol. Géneros de importancia en alimentos son:

 Schizosaccharomyces. Levaduras de este género se han encontrado en frutas tropicales, en la melaza y en la miel.  Saccharomyces. La especie S. cerevisiae se emplea en muchas industrias alimentarias, como en la fermentación del pan, fermentación de la cerveza, fermentación de los vinos, en la producción de alcohol, glicerol e invertasa.  Kluyveromyces. K. marxianus (antes Saccharomyces fragilis) se utiliza en la obtención de productos lácteos por su capacidad de fermentar la lactosa.  Zygosaccharomyces. Las levaduras de este género son importantes por su capacidad para crecer en medios con elevadas concentraciones de azúcar (osmófilas), intervienen en la alteración de la miel, jarabes y melazas, y también en la fermentación de la salsa de soya y de algunos vinos.  Pichia. Crecen en la superficie de los líquidos formando una película. P. membranafaciens produce una película en la superficie de las cervezas y vinos.  Debaromyces. Forman película en la superficie de las salmueras. D. kloeckeri crece en la superficie de los quesos y de los embutidos.  Hanseniaspora. Estas levaduras tienen forma de limón y crecen en los zumos de frutas.  Torulopsis. Originan problemas en las fábricas de cervezas. T. sphaerica fermenta la lactosa, alterando productos lácteos. Otras especies alteran la leche condensada azucarada, los concentrados de zumos de frutas y los alimentos ácidos.  Candida. La especie C. utilis se cultiva para la obtención de proteína unicelular para incorporarla tanto a alimentos destinados al consumo humano como a piensos. La especie C.  Krusei se utiliza junto con los cultivos iniciadores de productos lácteos. K. lipolytica produce alteración de la mantequilla y margarina.  Brettanomyces. Producen grandes cantidades de ácido e intervienen en la fermentación de la cerveza belga de tipo “lambic”, de las cervezas inglesas y de los vinos franceses.  Trichosporon. Estas levaduras crecen mejor a temperaturas bajas, encontrándose en las fábricas cerveza y en la superficie de vacuno refrigerada.  Rhodotorula. Estas levaduras de color rojo, rosa o amarillo, pueden producir manchas en la superficie de los alimentos como en la superficie de las carnes, o zonas de color rosado en el sauerkraut.

3.4.

CONTEO DE LEVADURAS

Para determinar el número o la masa de microorganismos se emplea suspensiones homogéneas de microorganismos en medios líquidos y se determina la concentración de células por unidad de volumen de cultivo o densidad microbiana (células/ml, mg/ml). Cuando se determina el crecimiento celular se puede utilizar: a) El peso húmedo o el peso seco. b) Determinar el número de células viables extendidas en una película delgada de una cámara de contaje o Cámara de Neubauer. 3.5.

CAMARA DE NEUBAUER:

La Cámara de Neubauer, también conocida como hemocitómetro, consta de un cubreobjetos de cuarzo y un portaobjetos de un grosor mayor a los de uso común.

En la parte superior del portaobjetos se encuentran cuatro canales longitudinales y uno transversal central. En la parte superior e inferior del canal transversal están grabadas dos rejillas de 9 mm 2 de superficie, las cuales están a su vez subdivididas en una cuadrícula más pequeña.

Al colocar el cubreobjetos sobre el portaobjetos se tiene una profundidad de 0,1mm, de forma que el volumen contenido en cada uno de los cuadrados grandes será 0,1 mm3 (1,0 mm2 x 0,1 mm = 0,1 mm3).

Ventajas del método:

Desventajas del método:

Es rápido

La cantidad de muestra analizada es poca

Los frotis se pueden guardar

Provoca cansancio del operador

Las exigencias de equipo son mínimas

Sólo sirve para muestras con cargas superiores a 10.000 por mL.

Se pueden observar las diferentes morfologías de los microorganismos.

Es difícil distinguir los microorganismos de las partículas de muestra

Se observan tanto los microorganismos viables como los no viables

Una inadecuada distribución de la muestra sobre la superficie del portaobjetos puede ocasionar serios errores.

3.6.

FERMENTACIÓN

La fermentación puede definirse como el proceso metabólico que transforma los hidratos de carbono (carbohidratos) en alcoholes, ácidos orgánicos, aldehídos o cetonas con la formación de dióxido de carbono. Esta denominación está dada sobre la base de las alteraciones que en presencia de levaduras ocurren en los jugos azucarados de frutas que se transforman en otros compuestos más estables denominados vinos. Podemos también definir la fermentación como la oxidación incompleta de carbohidratos, aminoácidos y sustancias similares por la acción de los mo. La participación de los mo puede requerir O2 (fermentación aeróbica). La fermentación aeróbica puede llevar la descomposición de los carbohidratos u otra sustancia fermentable hasta la oxidación completa o sea hasta obtener dióxido de carbono y agua. En un proceso aerobio, la transferencia óptima de oxígeno es tal vez la tarea más difícil de lograr. El oxígeno se disuelve poco en agua (y aún menos en

caldos fermentados) y es relativamente escaso en el aire (20,8 %). La transferencia de oxígeno usualmente se facilita por la agitación, que se requiere también para mezclar los nutrientes y mantener la fermentación homogénea. Sin embargo, existen límites para la velocidad de agitación, debidos tanto al alto consumo de energía (que es proporcional al cubo de la velocidad del motor) como al daño ocasionado a los organismos debido a un esfuerzo de corte excesivo. La Fermentación alcohólica se define como el proceso bioquímico por el cual las levaduras transforman los azúcares del mosto en Etanol y CO2. Para que la fermentación se realice de manera eficiente, el mosto ha de hallarse en condiciones anaerobias. En condiciones aerobias las levaduras se multiplican abundantemente con un rendimiento en biomasa muy alto ya que se consiguen 1g de levadura por cada 4g de azúcar consumidos los productos obtenidos son muy poco etanol, agua y CO2. En condiciones anaerobias las levaduras realizan la fermentación; es decir degradan los azúcares de forma incompleta generando Etanol, CO2 y energía. En estas condiciones el rendimiento en biomasa es de tan solo 1g de levadura por cada 100g de azúcares consumidos. Tanto levaduras como bacterias han sido utilizadas para la producción de etanol. Saccharomyces cerevisiae es la levadura más comúnmente utilizada. El Etanol es inhibitorio a altas concentraciones y la tolerancia al alcohol de las levaduras es crítica para obtener rendimientos altos. Factores que influyen en la fermentación alcohólica: Existen factores tanto físicos como químicos que inciden positiva o negativamente en el transcurso de la fermentación alcohólica, ya sea actuando sobre el desarrollo de las levaduras o incidiendo directamente sobre la propia fermentación. Los más relevantes son los siguientes: 

TEMPERATURA: A mayor temperatura la fermentación transcurre más rápidamente, sin embargo es menos pura, es decir, se produce menos etanol y más cantidad de compuestos secundarios. Las levaduras a 30°C tienen su temperatura óptima de desarrollo. Por encima de 35°C la actividad disminuye rápidamente y mueren a antes de 45°C.



OXIGENO: Aunque la fermentación es un proceso anaeróbico, las levaduras mantienen una leve respiración utilizando para ello el oxígeno disuelto en el mosto.



NUTRIENTES: Los azúcares son fuente de energía para las levaduras.

IV.

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES Construcción del biorreactor         

1 botella de vidrio de 2 L 2 reductores de tubos de 4” a 2” 1 Piedra difusora Manguera fina Equipo de venoclisis Llave de plástico pequeña Bomba de aire para acuario Poroflex y microporoso Silicona de uso industrial

Aislamiento e inoculación de Saccharomyces     

Chicha de jora Placa petri Mechero Asa de siembra 1.5 L de mosto de uva

Conteo de Levaduras     

Muestra del mosto del bioreactor Cámara de Neubauer Microscopio Azul de metileno Lamina cubre objetos

MÉTODOS CONSTRUCCIÓN DEL BIORREACTOR Cortar la botella por la parte de la base y hacer un pequeño orificio aproximadamente 10 cm bajo el corte de la base de la botella. Unir con silicona los reductores de tubo por su diámetro más pequeño y pegarlos en el cuello de la botella, evitando que la botella quede torcida hacia un lado, esto servirá como soporte para el biorreactor. Usar parte del poroflex para hacer la tapa del biorreactor, tomando como medidas el diámetro interno de la botella para que quede justa y no permita que el cultivo se contamine, usar otra pequeña parte de poroflex como tapón, a modo de corcho en el cuello de la botella, a esta corcho le hacemos un

pequeño orificio (del mismo diámetro de la manguera que usaremos) en el centro para introducir la manguera y la piedra difusora La manguera la conectamos a la piedra difusora y luego la hacemos pasar por el orificio que hicimos anteriormente en el corcho. Después pasará a través de otro orificio hecho en la parte inferior de la base (que hicimos con los reductores de tubo) para conectarse finalmente a la bomba de aire. Al orificio que se encuentra aproximadamente a 10 cm del corte de la base de la botella le colocamos la llave de plástico y adherimos bien al vidrio usando la silicona. Luego de haber pegado bien todas las piezas y de haber tapado con silicona las grietas y los lugares donde puede haber contaminación se deja secar bien para poder hacer las pruebas de funcionamiento respectivas.

AISLAMIENTO E INOCULACIÓN DE SACCHAROMYCES Esterilizamos el asa de siembra con ayuda del mechero. Introducimos el asa de siembra en la chicha de jora Sembramos sobre una placa petri con Agar Sabouraud preparada previamente. Luego de la incubación, preparamos 250 ml de mosto e inoculamos una de las colonias que creció en la placa petri. Dejamos incubar por un día. Preparamos los 1250 ml restantes de mosto y los agregamos al bioreactor, luego agregamos los 250 ml que tienen el inoculo de levadura y ponemos a funcionar el bioreactor.

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE LEVADURAS POR CONTAJE MICROSCOPICO En un vaso pequeño tomar 10-20 ml de jugo del reactor en funcionamiento. Aspirar jugo con la micropipeta hasta la marca 0.5 y limpiar cualquier exceso con algodón o papel de filtro. Llenar la pipeta con la solución de azul de metileno hasta 11. La dilución es 1/20. Todos estos pasos de diluir y medir deben ser realizados con el máximo de exactitud. Taponar con los dedos los extremos de la micropipeta y mezclar el contenido muy cuidadosamente. El recuento debe hacerse tan pronto como sea posible después de realizar la dilución y si esto no es posible, debe agitarse nuevamente antes del recuento ya que las levaduras tienden a decantar dentro de la micropipeta. Poner en contacto una gota, en el borde del cubre objeto que se ha colocado sobre la cámara de manera que el líquido difunda por debajo, llenando la cámara.

Colocar la cámara de bajo el microscopio y localizar el campo con un pequeño aumento, pasando después a un aumento mayor (400X). Contar las células en los 4 cuadrados de 1mm 2 de las esquinas y luego sumarlos.

Repetir todo este procedimiento después de 2 horas de incubación y determinar el incremento del número de levaduras. Luego cada día se repetirá el proceso. Calcular el número promedio de levaduras. Las dimensiones de la cámara y el grado de dilución, constituyen la base del cálculo. Como las levaduras se van contando en cuatro mm cuadrados, la altura de la cámara es de 0.1 mm; el grado de dilución es de 1/20; para el cálculo de levaduras/mm3 se efectuará la siguiente operación: N/4 * 20* 10 Dónde: N: Numero de levaduras contadas en los 4 mm 2  El factor 20 se obtiene:

Cantidad de muestra del reactor Cantidad de azul de metileno

 El factor 10 se obtiene: 0.1 mm ancho x 0.1 mm largo x 0.1 mm altura = 0.1 mm3 = 1/10 mm3 °BRIX DEL MOSTO PURO: 14.0 Resultados de °Brix van a ir disminuyendo ya que el medio se torna acido debido a la concentración de levaduras que se alimentaran del mosto, consumiéndose así todo el sustrato.

V.

RESULTADOS

Durante todos los controles se contó las levaduras en 1 de los 4 recuadros y este número se multiplico por 4 para obtener el total de levaduras “N”. CONTROL 1: 14

15

30

10

27

22

23

4

21

20

23

11

26

12

15

8

N = 281 x 4 cuadrados= 1124 levaduras Luego calculando el número de levaduras/mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 1124/4 * 20 * 10 = 56200 levaduras/mm3 CONTROL 2: 30

38

35

27

38

34

31

15

47

36

39

37

43

39

42

43

N = 574 levaduras x 4 cuadrados = 2296 levaduras Luego calculando el número de levaduras/mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 2296/4 * 20 * 10 = 114800 levaduras/mm3

CONTROL 3: 48

5

26

5

37

59

24

13

45

50

59

62

30

48

62

40

°BRIX: 12 N = 613 levaduras x 4 cuadrados = 2452 levaduras Luego calculando el número de levaduras/mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 2452/4 * 20 * 10 = 122600 levaduras/mm3 CONTROL 4: 25

26

17

15

33

29

25

28

33

35

25

26

35

18

22

28

°BRIX: 11.2 N = 420 levaduras x 4 cuadrados = 1680 levaduras Luego calculando el número de levaduras/mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 1680/4 * 20 * 10 = 84000 levaduras/mm3

CONTROL 5: 14

10

5

13

22

20

13

4

21

33

23

11

26

12

15

18

°BRIX: 4.9 N = 260 levaduras x 4 cuadrados = 1040 levaduras Luego calculando el número de levaduras /mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 1040/4 * 20 * 10 = 52000 levaduras/mm3 CONTROL 6: 12

5

3

18

12

4

-

21

4

-

12

9

8

10

5

4

°BRIX: 4.5 N = 127 levaduras x 4 cuadrados = 508 levaduras Luego calculando el número de levaduras/mm3 se obtiene: = N/4 * 20* 10 = 508/4 * 20 * 10 = 25400 levaduras /mm3 El método de cultivo que hemos usado es el cultivo batch que es el método de producción más sencillo, ya que sólo se tiene que poner el medio de cultivo con los substratos necesarios para el crecimiento de biomasa y/o producto, además de controlar las variables del proceso. El tiempo de crecimiento y formación de producto dependen de la cantidad de substrato que se le haya dado al cultivo.

Las fases que de crecimiento de las levaduras se pueden ver en la siguiente figura: CURVA DE CRECIMIENTO DE LEVADURAS 140000 120000 100000 80000

NUMERO DE CONTROL

60000

NUMERO DE LEVADURAS

40000 20000 0 0

2

4

6

8

Como observamos con los resultados de los controles hemos podido crear la curva de crecimiento de levaduras donde pudimos observar las fases, Exponencial que comprende desde el Control 1 hasta el Control 2, la Estacionaria que está comprendida entre el Control 2 y el Control 3 y por último la de Muerte que comprende desde el Control 3 hasta el Control 6 donde notamos una notable disminución del número de levaduras, no existe la fase Lag debido a que la levadura ya se encontraba activa desde que se inoculó. Para que un microorganismo se multiplique, es necesario que se desarrolle en un medio donde haya oxígeno, ya que este le sirve para producir energía e incrementar la oxidación (que es una de las causas por las cuales crece). Los requerimientos de oxígeno pueden variar de acuerdo al microorganismo y del estado fisiológico de las células, substratos de carbono y los parámetros fisicoquímicos. Es necesario que el biorreactor este en continuo movimiento para que haya una dispersión uniforme del oxígeno. Además con estos resultados pudimos comprobar la siguiente teoría: En condiciones aerobias las levaduras se multiplican abundantemente con un rendimiento en biomasa muy alto ya que se consigue 1 g de levadura por cada 4 g de azúcar consumidos, los productos obtenidos son muy poco etanol, agua y CO2. En condiciones anaerobias las levaduras realizan la fermentación; es decir degradan los azúcares de forma incompleta generando Etanol, CO2 y energía. En estas condiciones el rendimiento en biomasa es de tan solo 1 g de levadura por cada 100 g de azúcares consumidos.

VI.

DISCUSIONES

La asepsia del biorreactor y de las tuberías asociadas a él, garantiza que los procesos de bioconversión se lleven a cabo sin contaminación por microorganismos extraños. Los microorganismos contaminantes pueden competir con el microorganismo cultivado por el sustrato o pueden desplazarlo al tener una velocidad de crecimiento mayor, incluso pueden producir sustancias que dañen al microorganismo cultivado o inactiven a las enzimas. Vázquez, 2007 

Es por ello que en la construcción del biorreactor se tomó en cuenta el aspecto de la asepsia en general para evitar presencia de microorganismos contaminantes que ocasionen que los rendimientos y productividades de producción no se puedan alcanzar.

La mayoría de las fermentaciones a nivel industrial se llevan a cabo en cultivo por lote. Consiste en agregar al fermentador un medio de cultivo que contiene nutrientes necesarios para el crecimiento del microorganismo para la producción de un metabolito. El medio después de ser esterilizado y enfriado a la temperatura de fermentación, se inoculara con el microorganismo para permitir su desarrollo y producción, hasta un tiempo en el cual ocurre el agotamiento de uno o más nutrientes del medio de cultivo. Álvarez, 2007 

Si bien se hizo una fermentación a escala en el cual se siguió con los pasos correspondientes se pudo observar que con el tiempo disminuía los nutrientes y las levaduras se morían hasta llegar un punto de constancia.

La aparición de espuma es un fenómeno muy indeseable ya que existe el riesgo de perder el caldo de fermentación y no es posible llevar a cabo análisis de alta calidad y mediciones con la presencia de espuma en el reactor. Novoa, 2010 

En el biorreactor elaborado se observó la formación de espuma, pero no hubo pérdida del caldo de fermentación debido a la seguridad de la tapa y a la distancia que se dejó entre el caldo y la tapa para evitar una posible contaminación.

La mayoría de procesos industriales en un biorreactor requieren oxígeno en mayor o menor cantidad para el desarrollo de los microorganismos y se debe suministrar continuamente. Hernández, 2003 

En la práctica para conseguir un sistema de aireación, durante todo el proceso se utilizó una piedra difusora que con la ayuda de un motor hacia que se formaran pequeñas burbujas produciendo así la aireación necesaria para la levadura.

VII.

CONCLUSIONES



El metabolismo de los microorganismos varía con el tiempo, lo que implica un difícil control de esas variaciones. Para controlar un bioproceso es necesario medir las propiedades física, químicas y bioquímicas del líquido que se encuentra en un bioreactor. Para tener un mejor control de un bioproceso se deben manipular algunos parámetros, tales como la temperatura, el pH, la concentración de nutrientes. En cultivos por lotes, algunos de esos parámetros se mantienen constantes.



La comprensión del funcionamiento de los bioreactores permite mejorar una numerosa gama de problemas industriales, en particular el tratamiento de aguas y además a comprender el funcionamiento de la fermentación.



Las principales ventajas de utilizar un bioreactor tipo batch es su bajo riesgo de contaminación, flexibilidad operacional cuando el fermentador se utiliza para distintos productos, manejo eficiente entre lote y lote y costos de operación bajos.



El comportamiento del crecimiento de la levadura (Saccharomyces cerevisiae) en el tiempo paso por cuatro fases: la primera es la fase Lag donde la levadura pasó por un periodo de adaptación a las nuevas condiciones ambientales y nutricionales y no existe aumento de levaduras. Luego pasa a la Fase logarítmica, inició cuando las células se multiplicaron y terminó cuando los nutrientes se agotaron. La tercera es la Fase estacionaria donde la velocidad de crecimiento de la levadura es igual a la velocidad de muerte y la producción de etanol disminuyó. La última es la Fase de muerte en donde la población disminuye a una pequeña fracción de células resistentes.

VIII.

BIBLIOGRAFIA



Hernández, A. 2003. Microbiología industrial. Editorial EUNED. Chile. pp. 36- 61.



J.E. Bailey, Biochemical engineering fundamentals, McGraw Hill Nueva York (2ª Ed.), 1986.



J.M. Santamaría, Ingeniería de reactores, Síntesis, Madrid, 2002.



Nielsen, J., Villadsen, J., Lidén, S.G. 2003. Bioreaction Engineering principles. Segunda edición. New York. pp. 339-308.



Novoa, D. 2010. Introducción a las bioseparaciones. Consultado el 4 de Enero del 2012. Disponible en:http://soebi.wordpress.com/bioprocesos-eindustrias-de-alimentos/

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O. Levenspiel, Ingeniería de las reacciones químicas, (3ª Ed.), México, 2004.

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P.A. Doran, Bioprocess engineering principles, Academic Press, Londres, 1995.

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R. Quintero, Ingeniería bioquímica, Teoría y aplicaciones, Alhambra, Madrid, 1981.

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R.W. Missen, Introduction to chemical reaction engineering and kinetics, Wiley, Nueva York, 1998.