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El proceso de la fermentación

La fermentación se utiliza ampliamente en el sector alimentario y farmacéutico. Requiere cultivar un microorganismo identificado (normalmente una bacteria) en un cultivo sumergido como monocultivo en unas condiciones ambientales definidas. El régimen de incubación aplicado se diseña para maximizar la productividad del organismo en cuestión al crear unas condiciones óptimas para el crecimiento de la población (biomasa). El producto de interés puede ser un metabolito bioactivo o una proteina recombinante.

 

Durante el ciclo de incubación, se añade una fuente de nutrientes (por ejemplo, celulosa), y la biomasa y el producto final se multiplican a medida que la consumen.

 

Diseño y control de fermentadoras

Para controlar la incubación se necesita un control preciso de distintos parámetros. Los más importantes son: la temperatura, el pH, el suministro de oxígeno u oxidación-reducción, la agitación, la presión, el control de espuma, la alimentación auxiliar o una combinación de estos controles.

 

 

 

Diagrama de la fermentación

 

 

 

El control de estos parámetros y cualquier otro suele llevarse a cabo en tanques de fermentación diseñados especialmente y con capacidad para diferentes volúmenes de trabajo, en función de las necesidades de rendimiento y producción. Un tanque de laboratorio puede tener una capacidad de 10 litros o menos, mientras que los grandes depósitos de producción pueden alcanzar varios miles de litros.

 

Las unidades más pequeñas pueden utilizar un calentador eléctrico y depósito de suministros (como nutrientes o agentes de control del pH) que se introducen desde los matraces mediante bombas peristálticas. Los tanques de mayor tamaño están equipados con una camisa integral para controlar la temperatura mediante agua caliente o fría y permiten la esterilización indirecta utilizando vapor inyectado. Cuando se necesitan cantidades mayores de suministros, pueden almacenarse en depósitos a presión independientes e introducirse mediante un juego de válvulas de empuje.

 

El propio proceso de fermentación, conocido como la fase de incubación, es solamente una parte del ciclo. Un ciclo de fermentación completo suele incluir los pasos siguientes (en función del diseño del tanque):

 

  • Esterilización en vacío de tanque y conductos utilizando vapor directo

  • Inyección

  • Carga del caldo base

  • Esterilización indirecta mediante vapor inyectado en la camisa del tanque

  • Enfriado y vaciado de la camisa

  • Preinoculación: entorno del tanque controlado

  • Inoculación: inyección de una pequeña muestra del monocultivo

  • Incubación: el propio proceso de fermentación

  • Recogida: producto separado y listo para el proceso de extracción

 

Los entornos de I+D y pruebas clínicas en los que actúan muchas fermentadoras de bajo volumen impiden predecir la naturaleza de un determinado proceso de fermentación, ya sea en términos de cultivo o de condiciones de incubación. Además, las instalaciones de producción deben permitir el uso de una variedad de productos, cada uno con perfiles de incubación estrictamente definidos.


Por lo tanto, el sistema de control debe aportar flexibilidad en la forma de conseguir el control preciso y repetido del entorno de fermentación e incluir las funciones siguientes:


  • Preciso control de lazo con programación de perfiles de puntos de consigna.

  • Sistema de gestión de recetas para facilitar la configuración.

  • Control secuencial para esterilización de vasijas y estrategias de control más complejas.

  • Recogida segura de datos on-line del sistema de fermentación para analizarlos.

  • Pantalla local de operario con gráficos nítidos y acceso controlado a los parámetros.

 

El sistema Eycon™ Visual Supervisor es una solución perfecta para procesos de fermentación.