Guía Manual Bioflo 110

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GUÍA PARA INICIAR EL FUNCIONAMIENTO DE UN NBS BIOFLO 110 (PROCESO DE FERMENTACIÓN MANUAL) Guía preparada por la profesora profesora Alba Ricardo Páez y los estudiantes del curso Catálisis y Fermentaciones: Ricardo Camacho P., Maydeyi Castañeda B., Manuel Rivera G., Nelly Soto C. y Diana Villamizar F. INTRODUCCIÓN Los biorreactores contienen sustratos, nutrientes y células microbianas (o eucarióticas) en un entorno controlado de tal manera que se favorece la fermentación de uno o más productos útiles. El objetivo del diseño del biorreactor es escalar desde el laboratorio hasta la industria para obtener el producto deseado de manera manera económica y fiable. En la década de 1940, el campo de la ingeniería bioquímica surgió debido a la evolución de la industria farmacéutica que requería biorreactores a gran escala para la producción de estreptomicina y penicilina. Los avances en el diseño y control del biorreactor, resultaron en la investigación sobre la transferencia de oxígeno, la esterilización del aire, los medios de cultivo y el control del pH. La preocupación central de los primeros ingenieros bioquímicos fue el desarrollo de biorreactores que pudieran lograr y mantener el medio ambiente físico y químico para el organismo que el bioquímico/microbiólogo recomendara. La capacidad de escalar de biorreactores de laboratorio a grandes fermentadores requiere el desarrollo de instrumentación tales como el electrodo de oxígeno este rilizable. Los primeros cursos en ingeniería bioquímica estaban preocupados con el análisis, diseño, operación y control de biorreactores. Aunque el campo de la ingeniería bioquímica tiene menos de 60 años, se han hecho grandes avances en la ingeniería biorreactor. Algunos de los avances significativos en la tecnología de biorreactor se enumeran en la Tabla 1. El tanque cilíndrico, bien agitada o sin agitación, es el reactor más común en bioprocesamiento. Sin embargo, una amplia gama de configuraciones de fermentación está en uso en diferentes bioprocesos industriales. Biorreactores nuevos se están desarrollando constantemente para aplicaciones especiales. Gran parte del desafío en el diseño de reactor se encuentra en una adecuada mezcla y aireación para el gran número de fermentaciones

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que requieren oxígeno. En contraste, los reactores para el cultivo anaerobio son a menudo muy simples en construcción, pues no requieren burbujeo o agitación. El Bioflo 110 es un sistema de fermentación modular para aplicaciones en cultivo microbiano y celular (ver figuras 1 y 2). Cuenta con una interfaz de control moderna, módulos de control y otros accesorios que responden a las diversas necesidades requeridas en un proceso fermentativo. El crecimiento con éxito de células procariotas o eucariotas en biorreactores se puede lograr con poco o nada de automatización, el aumento de la vigilancia y el control de biorreactores a menudo puede mejorar la fiabilidad del proceso, la consistencia y la comprensión. El objetivo del control biorreactor es gestionar el medio ambiente y el metabolismo de las células para maximizar la productividad y la calidad del producto. La complejidad de un sistema de automatización variará dependiendo de un número de factores incluyendo los requisitos del proceso, costos de producción, el valor del producto, los requisitos de calidad, limitaciones reglamentarias, y los requisitos de adquisición de datos. La capacidad de medir el ambiente físico y químico en el fermentador es esencial para el control de la proceso. En los últimos 60 años, ha sido significativo el progreso en el desarrollo desarrollo de sensores y equipos de control. Las variables variables físicas que que se pueden medir incluyen temperatura, presión, potencia de entrada a agitadores mecánicos, propiedades reológicas del medio de cultivo, velocidades de flujo de gas y líquido, y la tensión interfacial (ver anexos 1 y 2). El ambiente químico se determina por medio de electrodos para establecer la concentración de iones hidrógeno (pH), el potencial rédox, la presión parcial de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno. El objetivo básico del diseño biorreactor es crear y mantener el ambiente necesario para permitir que las células realicen las transformaciones bioquímicas deseadas. Los avances en la instrumentación y control permiten que esto se haga fiable. En resumen los biorreactores se utilizan ampliamente para una variedad de propósitos, la base de conocimientos para su aplicación se ha incrementado significativamente debido a los avances en química, ingeniería bioquímica, y del medio ambiente durante los últimos 60 años. Muchos productos farmacéuticos, biomédicos, bioquímicos, comidas, bebidas, combustibles y productos de biomaterial se producen en biorreactores. La cantidad total y el valor comercial de estos bioproductos aumentan anualmente, de ahí la importancia de los biorreactores.

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Figura 1.

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Figura 2. Placa superior Bioflo 110

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Objetivos: -Reconocer las partes principales del Biorreactor NBS Bioflo 110. -Aprender los comandos para realizar una fermentación manual.

PROCEDIMIENTO MANEJO DE COMANDOS DEL NBS BIOFLO 110 PROCEDIMIENTO MANUAL

PASO DE INICIO. 1. Se enciende el equipo 2. Al encender esta es la primera pantalla que se observa

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3. Se oprimen dos veces en la opción X

4. Se debe observar la siguiente interface

Temperatura Agitación 1 Bomba 2 Bomba 3 Bomba pH O2

CONTROL DE LA TEMPERATURA

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1. Se selecciona la opción de la t emperatura y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Límite mínimo.

2. Para iniciar el funcionamiento del sensor de temperatura seleccionamos la opción del control observando la siguiente pantalla por último seleccionamos auto para que el sensor comience a leer la temperatura del sistema.

3. Para determinar el Setpoint del proceso seleccionamos esta opción e introducimos la temperatura a la que deseemos que trabaje el sistema.

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Procure no manejar temperaturas muy altas que puedan afectar el desempeño de los microorganismos. 4. Para determinar el límite máximo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos la temperatura máxima.

5. Para determinar el límite mínimo al cual nuestro sistema pueda desempeñarse de manera óptima seleccionamos esta opción e introducimos la temperatura mínima.

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CONTROL DE AGITACIÓN 1. Se selecciona la opción de la Agitac ión y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Limite mínimo.

2. Para iniciar el funcionamiento del sensor de agitación seleccionamos la opción de co ntrol y cambiamos la opción de off a auto para que el agitador comience a trabajar en el proceso.

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3. Para determinar el Setpoint del sistema seleccionamos esta opción e introducimos la velocidad de agitación deseada.

4. Para determinar el límite máximo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos la velocidad máxima

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5. Para determinar el límite mínimo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos la velocidad mínima

CONTROL DE LAS BOMBAS 1. Se selecciona la opción de la primera bomba y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Límite mínimo. Una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral

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2. Para encender el sensor que active y controle las bombas seleccionamos la opción control y cambiamos la configuración de off a Manual para que inicien su funcionamiento después se enciende la respectiva bomba en la unidad externa.

1.3 Para determinar el Setpoint de la bomba seleccionamos esta opción e introducimos la cantidad que deseemos que entre y circule en nuestro sistema.

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1.4 Para determinar el límite máximo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos la cantidad

máxima a introducir en el

sistema.

1.5 Para determinar el límite mínimo

que nuestro proceso pueda alcanzar

seleccionamos esta opción e introducimos la Cantidad mínima que será introducida.

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2. Se selecciona la opción de la segunda bomba y se debe observar la siguiente interface:

3. Se selecciona la opción de la tercera bomba y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Límite mínimo.

Observación: Para las otras bombas se realiza el mismo tratamiento que a la bomba uno para que sus sensores se activen y empiecen a trabajar en el proceso.

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CONTROL DEL pH 1. Se selecciona la opción del pH y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Límite mínimo.

2. Para iniciar el funcionamiento del sensor del pH seleccionamos la opción de control y lo activamos en la opción auto.

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3. Para determinar el Setpoint l cual queremos que nuestro proceso se mantenga de tal manera que podamos favorecer al microorganismo de nuestra fermentación seleccionamos esta opción e introducimos el pH requerido.

4. Para determinar el límite máximo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos el pH máximo

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5. Para determinar el límite mínimo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos el pH mínimo.

CONTROL DEL OXIGENO DISUELTO 1. Se selecciona la opción del oxigeno disuelto y se debe observar la siguiente interface:

Control Set Point Limite máximo Límite mínimo.

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2. Para iniciar el funcionamiento del sensor de oxigeno disuelto seleccionamos la opción de control y cambiamos la configuración de off a auto, para que empiece a medir la cantidad de oxigeno disuelto que se encuentra en el proceso.

3. Para determinar el Setpoint de la cantidad de oxigeno disuelto seleccionamos la opción de Setpoint eh introducimos el porcentaje de oxigeno deseado.

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4. Para determinar el límite máximo que nuestro proceso pueda alcanzar seleccionamos esta opción e introducimos el porcentaje de oxigeno disuelto máximo

5. Para determinar el limite mínimo que nuestro proceso pueda alcanzar selecc ionamos esta opción e introducimos el porcentaje mínimo de oxigeno disuelto.

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ANEXOS

Anexo 1.

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Anexo 2.

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BIBLIOGRAFÍA -L. E. Erickson (2009). Bioreactor. Desk Encyclopedia of Microbiology, Second Edition, Elsevier Academic Press. -Manual NBS Bioflo 110.

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