Fermentacions i fermentadors

1
(No Transcript)
2
Fermentacions i fermentadors

• ÍNDEX
• Preparació dinòculs.
• Cinètica del creixement bacterià.
• Disseny i tipus de fermentadors.
• Tipus de fermentacions
• Discontinua o per càrregues.
• Discontinua alimentada.
• Continua.
• Sistemes de control.
• Escalat dun procés placa, matrau, fermentador.
• Recuperació i purificació de productes.

3
Preparació dinòculs

• ÍNDEX
• Definició dinòcul.
• Cultius purs o axènics i cultius mixtes.
• Definició d'esterilitat i la seva importància.

4
Cinètica del creixement bacterià

• ÍNDEX
• Determinació de cèllules viables (creixement
  actiu).
• Absorbància.
• Corba de viables.
• Fases de creixement.
• Creixement exponencial.
• Importància del nombre de microorganismes.

5
Disseny i tipus de fermentadors

• ÍNDEX
• Parts dun fermentador típic
• Recipient de fermentació.
• Entrada i sortida de gasos.
• Entrada dinòculs, medis de cultiu i additius.
• Sortida de mostres i productes.
• Sistemes dagitació, descalfament i
  refrigeració.
• Sondes de mesures fisicoquímiques.

6
Filtre daire
Sortida daire
MOTOR
Refrigerador
SONDES
Entrada daire
Sonda de Temperatura
Recollector de mostra
Filtre daire
Sonda de pH
Sonda de pO2
PALETA TRENCADORA
Sortida daigua
Recipient
Camisa daigua
Sonda de escuma
PALETES AGITADORES
Sonda de nivell
Entrada daigua
AIREADOR
7
Disseny i tipus de fermentadors

• ÍNDEX
• Classificació dels fermentadors
• Fermentadors per a cultius líquids.
• Fermentadors per a cultius en fase sòlida.
• Fermentadors de cèllules immobilitzades.

8
Disseny i tipus de fermentadors

• ÍNDEX
• Fermentadors per a cultius líquids
• Fermentadors de laboratori.
• Fermentadors descala pilot.
• Fermentadors de producció.
• Fenòmens de transport en medis líquids, reologia
  i número de Reynolds.

9
Disseny i tipus de fermentadorsFermentadors per
a cultius líquids
Fermentador de laboratori (2 a 15 litres)
Fermentador escala pilot (30 a 100 litres)
Fermentador de producció ( gt100 litres)
10
Tipus de fermentacionsDiscontinua, alimentada i
continua

• Fermentació discontinua
• Preparació del fermentador
• Inoculació
• Fermentació
• Recuperació del cultiu

Substrat
Producte
Biomassa
Temps
11
Tipus de fermentacionsDiscontinua, alimentada i
continua

• Fermentació alimentada
• Preparació del fermentador
• Inoculació
• Fermentació
• Addició de substrat
• Recuperació del cultiu

Producte
Biomassa
Substrat
Substrat
Temps
12
Tipus de fermentacionsDiscontinua, alimentada i
continua
CONTINUA EL QUIMIOSTAT Flux dentrada Flux
de sortida (volum constant) Taxa de
dilució gt Taxa de creixement Rentat del cultiu
Taxa de dilució lt Taxa de creixement
Sobrecreixement Taxa de dilució Taxa de
creixement Cultiu en estat dequilibri
Flux dentrada
Flux sortida
Medi
Recollecció de cultiu
La taxa de flux sha de seleccionar per
proporcionar un cultiu en estat dequilibri i en
fase de creixement (taxa de
creixement taxa de dilució)
13
Sistemes de control

• ÍNDEX
• Control de la temperatura.
• Control de lagitació.
• Control del pH.
• Control descumes.
• Control de substrats.

14
Escalat dun procésDes del tub o la placa fins
al fermentador

• ÍNDEX
• Importància de linòcul.
• Avantatge econòmica.
• Punts de control.

15
Escalat dun procésLínies de producció

• Línia de producció fermentadors funcionant de
  forma cooperativa.
• El volum de inoculació és aproximadament 150
  fins el 10 del volum total.

4500500
PRODUCCIÓ 5.000 litres
4,50,5
LABORATORI 5 litres
455
PILOT 50 litres
45050
PRODUCCIÓ 500 litres
16
Escalat dun procésLínies de producció
Exemple el rendiment dun cultiu microbià
satura a 108 CFU ml-1 quina és la relació de
temps entre lobtenció daquest tipus de cultiu
amb escalat i sense escalat (500L en 4500L o
0,5L en 4999,5L)?
17
Escalat dun procésLínies de producció front a
processos únics
Cost per producció
En 1 mes saconsegueix 1 producció amb un cost de
400.000
En 1 mes saconsegueixen 4 produccions amb un
cost de 444.400
Lescalat dun procés és més econòmic
18
Recuperació i purificació de productes

• Iniciació del creixement bacterià.
• Ajustament de les condicions de màxima producció.
• Concentració dels bacteris.
• Obtenció de proteïnes, productes...
• Purificació, conservació, esterilització per
  radiació...

Línia de producció.
Concentració Liofilització Esterilització.
19
Recuperant el producteSistemes de recuperació
centrifugadores i filtres

• ÍNDEX
• Centrifugació per lots.
• Centrifugació contínua.
• Filtració i ultrafiltració.

20
Recuperant el producteCentrifugació per lots

• Centrifugació per lots
• La centrifugació és un procés de separació que
  utilitza l'acció de la força centrífuga per a
  promoure l'acceleració de partícules en una
  mescla de sòlid-líquid. Dos fases clarament
  distintes es formen en el recipient durant la
  centri-fugació.
• La recuperació de cèllules es porta a terme amb
  la totalitat del cultiu.

21
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• ÍNDEX
• Centrifugadores tubulars.
• Centrifugadores de discs.
• Decantadors.

22
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores tubulars
• En un recipient cilíndric que gira a una
  velocitat angular w (rad/s) o N (rpm) i conté un
  anell de líquid d'un radi significatiu R (m),
  l'acceleració centrifuga FC a la que estan
  sotmeses les partícules és
• FC w2R 0,011N2R
• La força aplicable a cada partícula per unitat de
  pes ve expressada com
• FC 0,011N2R (rs rL) x 1g-1 G (rS rL)
• On G w2Rg-1 0,11N2R / 9,81
  11,2x10-4N2R
• rS densitat de la partícula
• rL densitat del líquid
  intersticial

23
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores tubulars
• Hidrociclons Campana tubular

24
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores tubulars
• Càmares de centrifugació Campana de
  tambor

25
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores de discs
• Relació entre la velocitat de rotació i la força
  centrífuga
• La relació existent entre lacceleració
  centrípeta i la velocitat de rotació (mesurada en
  rpm) de la centrifugadora és la següent
• A on
• g acceleració centrípeta
• Rt radi del tambor de la centrífuga
• rpmt revolucions per minut del tambor
• (rpmt x 2 x ? x 60-1) representa la velocitat
  angular

26
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores de discs

27
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Centrifugadores de discs

28
Recuperant el producteCentrifugació continuada

• Decantadors

29
Recuperant el producteFiltració

• ÍNDEX
• Filtres de tambor.
• Filtres de disc.
• Filtres de premsa.
• Filtres de borsa.
• Filtres de cartutx.

30
Recuperant el producteFiltració

• Filtres de tambor

31
Recuperant el producteFiltració

• Filtres de disc

32
Recuperant el producteFiltració

• Filtres de premsa

33
Recuperant el producteFiltració

• Filtres de borsa
  Filtres de cartutx

34
Recuperant el producteUltrafiltració
35
Recuperant el producteUltrafiltració