Cultivo Microbiano: Quimiostato, Sistemas Continuos y por Lotes

Cultivo Continuo (Sistemas Abiertos): El Quimiostato

El cultivo continuo es un cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinido mediante un sistema abierto de flujo. Este sistema se compone de:

• Una cámara de cultivo de volumen constante, a la que llega un suministro de nutrientes.
• Un mecanismo de eliminación o separación de los productos tóxicos de desecho.

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

Parámetros Clave del Cultivo Continuo

Los parámetros a tener en cuenta en un sistema de cultivo continuo son:

• Flujo
• Volumen de la cámara de cultivo
• Densidad celular de la cámara
• Factor de dilución

Cultivo por Lote (Batch)

En el cultivo por lote o batch, una cierta cantidad de microorganismos es sembrada en un volumen dado de medio de cultivo.

Parámetros del Cultivo por Lote

Los parámetros relevantes incluyen:

• Sustrato (S)
• Tiempo (t)
• pH
• Oxígeno
• Agitación

Ventajas del Cultivo por Lote

• Tecnología rudimentaria.
• Facilidad de escalamiento.

Aplicaciones del Cultivo por Lote

• Cervecería.
• Tratamiento de aguas.

Desventajas del Cultivo por Lote

• Alta proporción de tiempo improductivo.

Principios del Cultivo Continuo

El cultivo continuo consiste en mantener la población microbiana en fase exponencial de crecimiento. Se utiliza comúnmente en fermentaciones industriales que requieren actividad metabólica máxima.

Es un cultivo balanceado mantenido por tiempo indefinido mediante un sistema de flujo que 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.

Teoría del Quimiostato

Se entiende por Quimiostato un reactor tanque agitado en el que se asume básicamente que:

• El volumen de medio es constante.
• El caudal de salida es igual al de entrada.
• La concentración de salida es igual a la concentración en el interior del reactor.

Comparativa: Cultivo Continuo vs. Cultivo por Lotes

Ventajas del Cultivo Continuo sobre el Cultivo por Lotes

Las ventajas de este tipo de cultivo se pueden enumerar de la siguiente manera:

• Opera por periodos largos.
• Tiempos muertos bajos.
• Bajos costos operativos.

Desventajas del Cultivo Continuo sobre el Cultivo por Lotes

Las desventajas de este tipo de cultivo se pueden enumerar de la siguiente manera:

• Alto costo debido a la alta calidad de equipos y accesorios requeridos.
• Requiere un gran reservorio para almacenamiento de medio o un suministro continuado de sustrato.

Características y Aplicaciones del Cultivo Continuo

En todos los sistemas de cultivo continuo, las densidades de población son mantenidas a niveles considerablemente más bajos que los que se presentan en la fase estacionaria del crecimiento.

Selección de Microorganismos de Interés Industrial

Criterios Generales para la Selección de Cepas

Para la selección de microorganismos de interés industrial, se consideran los siguientes criterios:

• Cepa genéticamente estable.
• Velocidad de crecimiento específica alta.
• Cepa libre de contaminantes.
• Requerimientos nutricionales satisfechos con medios de cultivo de costo reducido.

El Fermentador: Funciones Esenciales

Las funciones principales de un fermentador son:

• Mantener constante y homogénea la temperatura.
• Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes.