Tratamiento de los productos de las bioreacciones (página 2)

• Concentración de producto

• Purificación

• Precipitación proteínas

• Cromatogafía

• Secado

• Formulación

Figura 1. Etapas de bioprocesos y las operaciones
unitarias mas frecuentes

Tabla 1. Purificación a escala de
laboratorio del
Uracil-ADN-glicosilato

Secuencias empleadas
más frecuentemente en los procesos de
bioseparación

Los procesos de
separación empleados a nivel de laboratorio conllevan
generalmente múltiples etapas, ya que el criterio
predominante es obtener la mayor eficiencia de
separación posible. Como ilustración en la tabla.1 se presentan las
etapas requeridas para la separación y
purificación, a nivel de laboratorio, de la
biomolécula uracil-ADN-glicosilato. (Tabla 1)

Los procesos a nivel industrial de productos de
relativo alto valor como la
insulina, producida por medio de E. coli recombinante,
también presentan una gran cantidad de etapas semejantes a
las de laboratorio. Sin embargo, en la mayoría de las
aplicaciones industriales se trata de reducir las etapas al
mínimo posible, sobre todo teniendo en cuenta los problemas
relacionados con la inestabilidad de los productos, lo cual puede
reducir considerablemente el rendimiento de un proceso y hace
que, en la casi totalidad de los casos, los rendimientos y la
actividad de los productos obtenidos a nivel industrial sean
mucho más bajos que los obtenidos a escala de laboratorio
y banco.

De manera muy simplificada las etapas del proceso de
tratamiento de los productos, para los casos en que las
biomoléculas recombinantes se producen extracelularmente y
para el caso de los productos intracelulares, se muestran en la
figura 2

Figura 2. Etapas necesarias para el tratamiento
de los productos de las bioreacciones y intra celular y
extracelular

Cuando el producto es
extracelular, lo primero que ocurre es una separación
sólido-líquida, mediante el cual se descarta o
recicla la biomasa (células).
El producto libre de células se concentra en una etapa
posterior y finalmente se aísla de las impurezas para
obtener el producto final deseado.

Si el producto es intracelular, debe realizarse primero
la operación de ruptura celular antes de la
separación sólido-líquido, pero como los
caldos de fermentación se obtienen muy diluidos
(típicamente con concentración de 1 g/L y
aún inferiores) y la mayor parte del líquido es
agua, la
primera operación que se debe realizar es la
concentración del caldo, antes de pasar a la ruptura
celular, siguiendo posteriormente de etapas
fundamentales.

Separación de
biomasa

Este tipo de operación de separación se
encuentra usualmente al principio de las operaciones de
procesamiento de los productos, aunque también pueden
encontrase hacia el final de la secuencia, particularmente en el
caso en que un producto se ha concentrado y purificado por
precipitación o cristalización.

En ocasiones es posible eliminar esta etapa de
separación sólido-líquido, la cual es
dificultosa sobre todo cuando se trata de microorganismos
pequeños o de restos de microorganismos. Por ejemplo, si
el producto está en la fase líquida, se puede
evitar la separación sólido-líquido si se
añade una tercera fase que permita la precipitación
del producto. Además, en los microorganismos que no
requieren ruptura celular, el problema completo de la
separación sólido-líquido se puede eliminar
si en el diseño
del fermentador se utilizan técnicas
de inmovilización celular.

Las operaciones más usuales empleadas para esta
etapa del procesamiento de los productos son la
filtración y la centrifugación,
aunque también se emplea en ocasiones la
sedimentación, procesos todos comunes en la
industria
química.
Otras operaciones como la flotación, que son muy
empleadas en la minería
por ejemplo, son muy poco empleadas en la industria
biotecnológica, aunque tienen muchas posibilidades futuras
de empleo en el
procesamiento del producto de los bioreactores.

Es conocido que muchos bioproductos, y especialmente
muchas proteínas,
exhiben actividad superficial y por ello se conoce desde hace
mucho tiempo que ese
tipo de materiales
pueden ser separados por técnicas de separación por
absorción en burbujas tales como la flotación
con espuma y el fraccionamiento con espuma, aunque
hasta el momento no se conocen aplicaciones industriales de estas
técnicas.

Centrifugación

Con relación a la centrifugación hay que
señalar que su uso se ha incrementado en los procesos
biotecnológicos a gran escala, sobre todo después
de los avances en los aceros estructurales que han permitido el
uso de centrífugas de alta velocidad,
resistentes a la corrosión. Las facilidades de limpieza de
las centrífugas, sus posibilidades de contención y
supresión de aerosoles y la disponibilidad de máquinas
esterilizables, han convertido a la centrifugación en una
operación de separación muy importante en la
industria biotecnológica

En la actualidad hay disponibles diferentes tipos de
centrifugas, siendo las más comunes las de
vaso tubular, las de vasos con
multicámaras, las de discos y las
decantadoras (Fig 3).

Figura 3 . Tipos más comunes de
centrífugas

El rango de tamaño de partículas para los
cuales son útiles esos tipos de centrífugas se
muestran en la figura 5.

Figura 4. Rango de aplicación de los
diferentes tipos de centrífugas en relación al
tamaño de partícula a separar.

Principio Operacional.

Una centrífuga es básicamente un tanque de
sedimentación en el cual se ha aumentado la fuerza
gravitacional para incrementar la tasa de sedimentación.
Una partícula penetra en el vaso cilíndrico de la
centrífuga (Fig. 5) con la alimentación que
fluye a una velocidad constante. La fuerza centrífuga
dirige la partícula hacia afuera, en dirección a las paredes del vaso y una
partícula de radio ri
estará por lo tanto a una determinada posición r
después de un tiempo t. Si el tiempo de residencia del
líquido en la centrífuga es tal que se cumple r
=> rB, la partícula alcanzará la pared de la
centrífuga y sedimentará.

Figura 5. Movimiento de una
partícula en el vaso de una centrífuga (De Chisti y
Moo-Young, 1991).

Para partícula que siguen la ley de Stokes, en
flujo laminar (Rep << 1), la velocidad terminal de
asentamiento en el radio r es:

(1)

donde es la velocidad angular de la
centrífuga.

Además, teniendo en cuenta que ut = dr-dt, la
ecuación 1 puede ser reescrita e integrada dentro los
límites
r = ri, a t = 0 y r = rB a t = tr (el tiempo de residencia en la
centrífuga), con lo que se obtiene:

(2)

En esta expresión se debe notar que ri no debe
ser cero y la alimentación debe alcanzar la zona de
separación a cierta distancia del eje de
rotación.

El flujo volumétrico aceptable a través de
la centrífuga para lograr la separación de las
partículas de diámetro igual o mayor que dp, se
calcula mediante:

3)

La máxima velocidad de rotación de una
centrífuga se limita por el diseño de la
centrífuga y la resistencia de
los materiales de construcción.

Para comparar los rendimientos de diferentes
centrífugas se aplica el parámetro sigma (), el
cual sirve a su vez como un criterio de escalado. El
parámetro se define como:

(4 )

Como consecuencia de que ut (ecuación 1) depende
de la geometría
de la centrífuga, a través de ZB, rB y ri,el
parámetro , cuya unidad es m2, depende también de
la geometría de la centrífuga. El valor
de este parámetro representa el área del recipiente
de sedimentación que es capas de la misma capacidad de
sedimentación para un flujo continuo, que la
centrífuga.

Selección de las
centrífugas.

Para una selección
adecuada, lo primero es tener definidos los requerimientos de
separación que son necesarios, puesto que resulta
antieconómico especificar equipos para un trabajo de
separación más exigente que el realmente necesario.
De la ecuación 1 se desprende que el diámetro de la
partícula y la diferencia de densidades entre la
partícula y el fluido que la suspende son factores muy
importantes que determinan el proceso de
separación.

• La selección de centrífugas casi
  siempre requiere de plantas piloto

• Pruebas simples de laboratorio ayudan.
  Ej.:

• se toman muestras representativas y se someten a
  análisis físico-químicos mediante los
  cuales se determinan la distribución porcentual de las
  fases, la cantidad de fases y el tiempo necesario bajo las
  condiciones de ensayo, para el grado de separación
  deseada.

Hay que tener en cuenta además

• Tipo de separación

• Tamaño de partículas tamaño de
  partículas de los sólido a
  suspendido

• Contenido de los sólidos en la
  alimentación

• Densidad relativa de los componentes

• Capacidad de procesamiento deseado

• Capacidad abrasiva, inflamable o
  explosiva

Se pueden alcanzar cambios en características de
la muestra tales
como el tamaño de partículas, mediante la
adición de agentes floculantes o por la alteración
del pH, lo que
puede mejorar la probabilidad
de separar sólidos difíciles de sedimentar. En ese
caso los flóculos deben ser suficientemente fuertes para
que puedan resistir las fuerzas de aceleración que
experimentarán cuando el fluido entre en la
centrífuga y alcance la misma velocidad rotacional de la
totalidad del fluido en que están suspendidos. Si los
flóculos formados son fácilmente desintegrables, no
hay mucha ventaja en la adición de productos
químicos floculantes.

Se necesita obtener información sobre otras propiedades de los
sólidos tales como el tamaño de partículas y
la densidad. En este
caso la densidad se refiere a los sólidos tal y como
están en la suspensión y no a ese mismo
sólido cuando está seco. Esta diferencia es de
particular importancia en los sólidos biológicos,
los cuales contienen una gran proporción de agua y cambian
su densidad cuando se les añade más agua. Los
sólidos pueden ser fibrosos, como los micelios de los
hongos o
pueden estar en forma de pellets y esas propiedades
tienen un fuerte impacto sobre la selección de las
centrífugas. Por ejemplo algunos materiales fibrosos, bajo
una fuerza centrífuga elevada, decantan en forma de una
madeja enredada y pueden causar problemas en algunas
centrífugas que cuentan con descarga automática de
sólidos.

Por otra parte, las características de
compactación de los sólidos y su facilidad para
sedimentar pueden ser juzgadas fácilmente mediante la
colocación de un tubo de muestra en una centrífuga
de laboratorio a unas 3000 rpm, durante tres o cinco
minutos.

Filtración

Para la filtración se emplean muy frecuentemente
los filtros prensa y los
filtros rotatorios, muy empleados también en toda
la industria química. De ellos, el filtro rotatorio es el
tipo de filtro más utilizado en la industria
biotecnológica, particularmente en la producción de antibióticos y en la
producción de productos químicos como el
ácido cítrico producido por la fermentación
del Aspergillus niger.

Los filtros rotatorios están disponibles tanto
para operación por succión (al vacío), como
para operación presurizada. En ese último caso, el
líquido se fuerza a través del filtro mediante la
aplicación de presión en
la superficie del líquido. Estos filtros tienen la ventaja
de su operación continua y son útiles cuando los
requerimientos de esterilidad y contención no son muy
rigurosos. También son bastante empleados los filtros
horizontales al vacío, en sus distintas
variantes

El filtro rotatorio al vacío consiste en una
armazón de tipo tambor, cubierta con tela de filtro de
diferentes materiales. El volumen interior
del tambor se divide en cámaras radiales a las cuales se
les aplica el vacío. El tambor rota (0.1 – 2 rpm)
parcialmente sumergido en un baño agitado donde se
encuentra la suspensión a ser filtrada. La
aplicación del vacío (250 – 300 mm Hg) a las
cámaras sumergidas (30% del área del filtro), hace
que el lodo pase a través de la tela filtrante y las capas
iniciales de sólidos que se depositan actúan como
medio filtrante. Cuando la superficie del tambor cubierta de
sólidos sale fuera del baño, se produce un lavado y
después se elimina la capa de sólidos depositada
mediante una cuchilla raspante u otro medio adecuado de
separación (Fig. 6).

Figura 6. Esquema de un filtro
rotatorio al vacío ( De Chisti y Moo-Young,
1991).

Si los sólidos son gelatinosos, se forma una
torta impermeable que impide el filtrado, ya que se tupen las
telas. Para esos casos se usan auxiliares filtrantes que crean
una precubierta de la tela filtrante que permite la
filtración. Este es el caso, por ejemplo, de la
filtración de los caldos de Streptomyces y como
auxiliares filtrantes se utilizan la tierra
diatomea y o las fibras de celulosa.

Ejemplo Filtros de tierra de
diatomeas con descarga centrífuga industrial de firmas
comerciables:Características:

• Totalmente construído en acero
  inoxidable.

• Bomba dosificadora para dosificar las
  tierras.

• Amplio depósito de mezclas con
  agitador.

• Mirillas retroiluminadas para el
  seguimiento de la filtración, una de ellas con
  caudalímetro.

• Descarga de la torta por
  rotación de los discos filtrantes.

• Disposición horizontal de los
  discos que evita una caída de la torta en el caso de
  corte del suministro eléctrico o parada intempestiva
  de la filtración.

• Recuperación total del
  líquido residual mediante un pequeño filtro
  incorporado.

• Cuatro ruedas, 2 giratorias con freno y
  2 fijas.

• Limpieza final de las placas filtrantes
  mediante chorros de agua a presión

Tabla 2. Tipos de sólidos a ser filtrados en
los procesos de tratamiento de los productos.

La filtración con auxiliar filtrante
se limita normalmente a los casos en que el sólido no es
el producto deseado, ya que el auxiliar es muy difícil de
recuperar y debe ser descargado junto con el sólido
filtrado. En la tabla 2, se muestran las características
de distintos tipos de sólidos a ser filtrados en los
procesos biotecnológicos y los equipos usados
comúnmente.

Además de estos filtros, comunes a los empleados
en la industria química, se han estado
empleando ampliamente en los últimos años los
filtros que cuentan con membranas porosos como medio filtrante, y
con ellos se realizan las denominadas
microfiltración y
ultrafiltración, aunque estas operaciones, y
especialmente la ultrafiltración, han encontrado
una aplicación mayor en la etapa de concentración
(fig.7)

Figura 7. Rango de
aplicación de los diferentes tipos de filtración en
relación al tamaño de mo9leculas o
partículas a separar.

En las operaciones de filtrados prácticos con los
microfiltros, éstos se emplean comúnmente
en un modo de flujo cruzado (Fig. 8). El fluido a ser filtrado
fluye paralelo a la superficie del filtro. El flujo cruzado de la
alimentación con respecto al flux de filtrado
produce fuerzas de cizalladura que ayuda a que no se forme una
capa excesiva de sólidos sobre las superficie del filtro,
aunque en muchos casos es imposible de evitar que se forme una
delgada capa de sólidos.

Figura 8 Principio de funcionamiento
del filtro de flujo cruzado (De Chisti y Moo-Young,
1991).

El flux de filtrado (J) a través de la
membrana depende de la presión transmembranal
(PTM), la viscosidad del
líquido (L), la resistencia hidráulica de la
membrana (RM) y los sólidos depositados (Rc), lo que se
expresa en la siguiente ecuación:

(5)

La resistencia de la capa de sólidos depende de
su espesor (s), los espacios vacíos (s) y el tamaño
de las partículas:

(6)

Los sólidos biológicos forman tortas
compresibles, por lo tanto la porosidad de la capa de
sólidos decrece cuando se incrementa la presión
transmembranal y el flujo no se incrementa linealmente. Una
relación típica entre el flujo de filtrado y la
presión transmembranal se muestra en la Fig. 9

Figura 9. Relación
típica entre el flux de filtrado y la presión
transmenbranal

Los equipos de proceso consistentes en membranas
poliméricas filtrantes se montan de diversa forma.
Actualmente hay disponibles también membranas
cerámicas que tienen mucho menos porosidad (número
de poros por unidad de área de membrana) que las membranas
poliméricas y por ello hay también disponibles
hojas planas de membranas en estructuras
del tipo de los filtros prensa. También existen membranas
formadas en fibras huecas (hollow fibers), las que
brindan una gran área de filtración en un volumen
pequeño. Se pueden disponer múltiples cartuchos de
fibras huecas en paralelo y eso permite una forma directa para el
escalado de ese tipo de proceso de filtración. En
ocasiones los filtros de membrana han reemplazado a las
centrífugas en el proceso de separación
sólido-líquido.

Ejemplo de Sistemas de
filtración tangencial industrial de firmas
comerciables:Descripción:

• Estos filtros tangenciales representan
  la máxima expresión en la tecnología
  actual, instalan membranas capilares en polipropileno
  especialmente adecuadas para la filtración del
  vino.

•  No se necesita ningún
  coadyudante de la filtración.

•  Los productos filtrados mantienen
  totalmente intactas sus características
  organolépticas.

• Membranas con gran eficiencia de
  filtración con lo que se evita el aumento de la
  temperatura del vino y disminuye el tiempo de
  recuperación posterior al filtrado.

• Bajo coste de
  funcionamiento. 

• Fiabilidad total incluso en la
  filtración de vinos con gas carbónico
  residual.

• Depósito incorporado para
  almacenar los residuos de la filtración.

• Construido sobre chasis en acero
  inoxidable con 4 ruedas para su desplazamiento

Ruptura
celular

Para el aislamiento de los materiales intracelulares se
requiere la desintegración de la estructura de
la pared celular, por diferentes medios, para
hacer que los constituyentes de las células pasen al medio
que las rodea y por ello la ruptura celular es una
operación muy frecuente en el procesamiento de los
productos.

Sin embargo, aunque el costo de esta
operación adicional se añade a los costos de
obtención del producto, esto no es necesariamente una
desventaja ya que, por ejemplo, en muchas ocasiones este gasto
adicional es de poca importancia cuando se trata de la
fabricación de productos de muy alto valor y aún
los costos pueden reducirse si se aplican estrategias como
el aislamiento simultáneo de varios productos
después de la ruptura celular. A veces el aislamiento de
productos extracelulares puede preceder a la ruptura celular y el
aislamiento de los productos intracelulares.

Los métodos de
ruptura celular pueden clasificarse como mecánicos y no
mecánicos

(Fig. 10) y de ellos los más empleados hasta el
momento son los mecánicos y dentro de los mecánicos
los molinos de perlas (Figuras 11 y 12), y los
homogeneizadores de alta presión.

Más recientemente se han desarrollado
homogeneizadores de alta presión de tipo
microfluidizadores, los que se basan en interacciones complejas
entre los chorros de líquido, la cavitación y los
choques. En el caso de bacterias como
la E. coli y el Bacillus subtilis, con estos
equipos se han logrado rendimientos similares a los
homogeneizadores tradicionales. Sin embargo la ruptura de un 95%
de la levadura (S. cerevisiae)

Figura 10. Clasificación de los
métodos de ruptura celular (De Chisti y Moo-Young,
1991)-

requiere 30 pasos en lugar de un tiempo de residencia de
sólo 3.3 minutos en un molino de bolas. Chisti y
Moo-Young, 1991).

Los molinos de perlas, consisten en una
cámara cilíndrica vertical u horizontal, con un eje
central movido por motor, que
soporta una colección de discos excéntricos u otros
elementos de agitación (Figuras 11y 12). Dicha
cámara se llena hasta el nivel deseado con perlas de
vidrio o acero para
provocar la acción
de molienda. Los molinos horizontales no requieren un mecanismo
para la retención de las perlas a la entrada del fluido,
la que se localiza por encima por encima del nivel de perlas en
la cámara. En la parte de salida se han empleado tres
tipos de sistemas de retención de perlas: plato perforado,
ranura vibrante y disco rotando muy próximo al plato, con
un conducto de salida en el mismo (Fig. 13). De ellos, los dos
últimos son los que menos problemas de ensuciamiento
presentan.

Figura 11 Molino de perlas con
cámara vertical (De Chisti y Moo-Young,
1991).

Figura 12. Molino de perlas con
cámara horizontal (De Chisti y Moo-Young,
1991)

Para un funcionamiento correcto de estos equipos, la
perla más pequeña debe ser por lo menos 1.5 veces
el tamaño de la h holgura en el sistema de
retención de perlas. Los molinos horizontales,
además de la ventaja en relación con el sellaje en
la entrada, tienen un rendimiento de ruptura superior al del
vertical, a causa de que en los verticales el flujo hacia arriba
tiende a fluidizar las perlas en algún grado y eso reduce
la eficiencia de molienda.

La cinética de la ruptura celular en los molinos
de perlas depende de la construcción del molino. En las
máquinas en que predomina el flujo pistón, se ha
encontrado que la cinética de ruptura es de primer orden,
mientras que en las máquinas cuya construcción
permite un retromezclado significativo, la ruptura celular se
desvía considerablemente del comportamiento
de primer orden

Figura 13. Diferentes tipos de rotores
para los molinos de perlas (De Chisti y Moo-Young,
1991).

PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS OBTENIDOS
A ESCALA INDUSTRIAL

OTROS PRODUCTOS
biotecnologícos

Antígeno de superficie de la vacuna
de Hepatitis B recombinante (rHBsAg) ·  Antígeno de vacuna contra Haemophilus
influenzae tipo b  ·  Interferón alfa 2b
recombinante (rIFN-2b) ·  Interferón gamma
recombinante (rIFN) ·  Estreptoquinasa recombinante
(rSk) ·  Factor de Transferencia (FT)· 
Eritropoietina humana recombinante (EPO)·  Factor
Estimulador de Colonias de los Granulocitos humano recombinante
(rG-SCF) ·  Anticuerpo monoclonal CB- Hep1 (CB-Hep1)
·  Planticuerpo HB-01 ·  Proteína
P64K recombinante (rP64K) ·  Factor de Crecimiento
Epidérmico recombinante (rEGF)·  Factor de
Crecimiento Epidérmico recombinante para uso
parenteral

• Extracelulares: el producto no requieren ser
  extraídos de la célula.

• Intracelulares: debe romperse la célula para
  la extracción del producto.

Ej: Proteínas intracelulares, Proteínas
eucarióticas recombinantes (activas o desnaturalizada en
cuerpos de inclusión insolubles)

Proteínas del espacio
periplásmico.

Métodos

Drásticos: rompimiento total de la
célula.

Suaves: alteración química de las
cubiertas celulares, permeabilización que

facilite la salida del producto.

Métodos de rompimiento celular

Choque osmótico

Disolución lipídica

Tolueno 10 % de la biomasa

Digestión enzimática

Enzimas que atacan la pared celular

Lisozima: ataca la capa de péptidoglucano de la
pared celular

MÉTODOS DE PERMEABILIZACIÓN

Alteran la estructura de la pared y la membrana celular
para facilitar la difusión de productos hacia el
exterior.

Son semejantes a los anteriores pero realizados en
condiciones más leves:

Ósmosis

Tolueno al 5%

Detergentes aniónicos

Detergentes no aniónicos (SDS y
Tritón)

Agentes caotrópicos (guanidina y urea)

EDTA

Liberan menos productos que interfieren, pero
también menos cantidad de proteína.

Equipos de rompimiento celular más
empleados

• 1) Homogenizadores

• 2) Homogenizadores de alta presión
  (orificio)

• 3) Molinos de perlas de alta
  velocidad

• 4) Ultrasonido

• 5) Microfluidizadores

Homogeinizadores .Cuchillas

Se utilizan extraer productos de tejidos animales y
vegetales

Separación de pilis, flagelos de
bacterias.

Homogeinizadores de alta presión (de
orificio)

Consisten en una bomba de alta presión (2 a 5
pistones) y una válvula.

Bomba de alimentación que transporta la
suspensión celular a una P entre 0.1 y 0.5 Mpa hasta otra
bomba de alta presión, donde la suspensión es
comprimida 40 Mpa.

La válvula se abre, la suspensión es
liberada a través de la válvula a alta velocidad y
choca contra un anillo de impacto.

Parámetros operacionales

Presión de operación

P > eficiencia de recuperación

Diseño de la válvula

Concentración celular

La desintegración es independiente de la
concentración de células

Temperatura

Debe controlarse porque por cada 1000 psi, sube 1.5
C

Usos

Se utiliza principalmente para bacterias, y menos para
hongos.

Tipos

Prensa X: La muestra se precongela, es sólida al
momento del pasaje

Francesa: Pasa la suspensión celular
líquida. Se trabaja entre 7000 y 10.000 psi.

MANTON-GAULIN: Se usa a escala industrial, se trabaja a
menor P, entre 6000 y 8000 psi.

Molinos de perlas de alta velocidad

Consiste en una agitación con abrasivos. Las
perlas rotan y rompen las células por combinación
de shear más impacto.

Parámetros Operacionales

Velocidad de agitación

A mayor velocidad > esfuerzo de corte > frecuencia
de colisión > la Temp.

Existe una velocidad óptima para cada
proceso.

Velocidad de alimentación de la suspensión
celular

A mayor velocidad menor eficiencia en la
ruptura celular, aunque la variación no es muy importante.
Es conveniente trabajar a altas velocidades y aumentar el
número de pasajes a través del molino.

Tamaño de las perlas de vidrio

El tamaño de las perlas oscila entre 0.2 mm y 0.4
mm de diámetro hasta 1.5 mm de diámetro.

El tamaño elegido depende del tipo
celular

Levaduras > 0.5 mm

Bacterias < 0.5 mm

Carga de las perlas de vidrio

Tipo de células

Tamaño de las perlas

< Carga < eficiencia

> Carga > calor
generado

Carga óptima de un molino 80 a 90 %

Concentración celular

La concentración óptima está entre
30 y 60 %

Temperatura

Se lleva a cabo entre 5 y 15 C

Ultrasonido

En gran escala se usa solo para:

Homogeneizar suspensiones

Ruptura de aglomerados

Se usa solo en escala de laboratorio

Cantidad de muestra: Poca muestra

Temperatura

Control riguroso de la temperatura

Se trabaja por intervalos de tiempo

Ruptura depende de Potencia/
volumen

VENTAJA DE LOS METODOS MECÁNICOS SOBRE LOS
QUÍMICOS

No hay agregado de compuestos ajenos al
sistema

Económicos

Fáciles de operar a gran escala

DESVENTAJAS DE LOS MÉTODS MECÁNICOS SOBRE
LOS QUÍMICOS

Control de temperatura

Control de espuma produce desnaturalización y
oxidación

Liberación de DNA

METODOS DE MEDIDA DE LA RUPTURA PRODUCIDA

Por DO

Por valoración de proteínas
liberadas

Por medida de la actividad enzimática

Bibliografía

• 1) Aiba S., Humphrey A. E. And
  Millis N. F. 1973. Biochemical Engineering, 2da edition,
  Academic Press, New York.

• 2) Chisti, Y., Moo-Young, M., in Biotechnology:
  The Science and the Business, Moses, V., Cape, R. E., eds,
  Harwood Academic Publishers, New York, 1991, pp. 167-209.
  Fermentation technology, bioprocessing, scale-up and
  manufacture.

• 3) Scragg. A. H 1997.
  Biotecnología para Ingenieros. Sistemas
  biológicos en procesos tecnológicos. Ed.
  Limusa, S.A de C. Grupo Noriega. Editores Balderas 95,
  México. D.F

• 4) Memorias del VI Curso Latinoamericano de
  Biotecnología. XXVII Curso Internacional de
  Ingeniería Bioquímica. Valparaíso 15-27
  del 2000. Chile.

Autora:

Lilian Sánchez

Grupo Desarrollo

Dirección de Producciones
Biofarmacéuticas

Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria

Cuba.

Cuba

30/07/2009