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DISEÑO DE UN FERMENTADOR

DISEÑO DE UN FERMENTADOR

RELACIONES GEOMÉTRICAS DE UN FERMENTADOR Y EJEMPLO

PARTES DEL FERMENTADOR

PARTES DE UN FERMENTADOR CONVENCIONAL

PARTES DE UN FERMENTADOR

TEORÍA DEL QUIMIOSTATO

QUIMIOSTATO

Un quimiostato es un dispositivo que puede utilizarse para cultivar microorganismos a un ritmo constante es decir permiten cultivo continuo, lo que significa que se pueden utilizar para generar un suministro regular de microorganismos o de metabolito. En otras palabras es un tanque de producción que mantiene el crecimiento bacteriano en la fase de crecimiento exponencial.

Las bacterias suelen tener un fin industrial, como es la producción de antibióticos. Para ello, este aparato retira los excesos de producción bacteriana (antibiótico), además de otros productos que pudiesen resultar tóxicos para la propia bacteria. Además, hay un continuo aporte de nuevo material para que pueda ser utilizado por las bacterias.

La forma en que funciona es con un medio de cultivo estéril que contiene una mezcla de nutrientes que goteó en un recipiente, generalmente a través de un salto de aire para qué organismos dentro el dispositivo no pueden tener acceso a la cultura estéril fuera. Al mismo tiempo, un tubo de efluente drena medio de exceso, manteniendo los niveles de volumen en el contenedor constante. Microorganismos dentro del quimistato  crecerán a un ritmo constante en la medida en que el suministro de nutrientes permanece coherente.

Manipulando el flujo de nutrientes, es posible cambiar las tasas de crecimiento. Finalmente se llegue a una tasa de crecimiento máximo, más allá del cual no se pueden ir los microorganismos. La alteración de la tasa de crecimiento puede utilizarse para controlar la velocidad en que se producen los organismos, que puede ser útil cuando las personas están produciendo microorganismos como las bacterias y levaduras en cantidades controladas para propósitos específicos. La cantidad de nutrientes suministrados por hora dividida por el volumen del quimistato es conocida como la tasa de dilución (D). Se puede cambiar la velocidad de dilución para alterar las condiciones dentro del quimistato. Si es demasiado alto, la gente puede perder medio utilizable a través del tubo de salida, mientras que si es demasiado bajo, organismos no pueden ser capaces de prosperar.

·         A altas tasas de dilución la concentración microbiana cambia rápidamente, y en un margen estrecho el cultivo puede drenarse totalmente (D_C: dilución crítica). Es decir, el cultivo se “lava” porque su velocidad de crecimiento es inferior a la tasa de dilución.

·         A muy bajas diluciones (D_M) el quimiostato no funciona si el nutriente limitante es la fuente de energía. Ello se debe a que en esas condiciones, la fuente de energía sólo se usa para reacciones de mantenimiento de la integridad celular.

El cultivo continuo es un cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinido por un sistema abierto de flujo y se compone de: Una cámara de cultivo de volumen constante, a la que llega un suministro de nutrientes, y de la que se eliminan o separan los productos tóxicos de desecho (por un dispositivo de rebosadero).

Grafico 1. Esquema de un quimiostato

Una vez que el sistema alcanza el equilibrio, el número de células y la concentración de nutrientes en la cámara permanecen constantes, y entonces se dice que el sistema está en estado estacionario, con las células creciendo exponencialmente.

Los parámetros a tener en cuenta son:

·         flujo (f), medido en ml/h

·         volumen de la cámara de cultivo (v)

·         densidad celular en la cámara (x)

·         factor de dilución D = f/v (en h-1).

·         Existe una pérdida de células por el rebosadero: -dx/dt = x·D

·         El crecimiento bruto es dx/dt = x·m

·         Por lo tanto, el crecimiento neto es dx/dt = x·m - x·D = x·(m - D)

Si logramos que el coeficiente de crecimiento (m) se haga igual al factor de dilución (D), entonces dx/dt = 0, y por lo tanto la concentración de células se hace constante (x=x). El cultivo se encuentra entonces en estado dinámico de equilibrio. Las pérdidas de células por drenaje se compensan con las ganancias por crecimiento.

En un quimiostato, los microorganismos pueden cultivarse a una amplia variedad de tasas de crecimiento exponencial

El quimiostato permite crecimientos balanceados restringidos debido a que existe un nutriente o sustrato presente en una concentración suficientemente baja como para limitar la densidad de población. Así pues, el quimiostato también permite elegir la densidad de células a la que se quiere trabajar.

Los quimiostatos han encontrado aplicación en una gran variedad de procedimientos de investigación, especialmente en los casos en que se desea las poblaciones naturales a menudo crecen lentamente o a concentraciones bajas de nutriente, los quimiostatos han sido especialmente útiles como modelos de laboratorio de ecosistemas microbianos naturales.

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