Metodologías de escalado en biorreactores ascendente y descendente
Una metodología de escalado en biorreactores, ampliación y reducción, basada en el conocimiento es vital, independientemente del microorganismo o producto de destino, para la transferencia de un bioproceso desde el laboratorio a la escala de producción industrial.
En cualquier caso, la estimación de la sensibilidad de parámetros específicos sobre el rendimiento del proceso de escalado en biorreactores industrial es de fundamental interés.
Tal conocimiento del proceso tiene que considerar aspectos de la dinámica de fluidos con respecto al tipo específico de biorreactor aplicado y las respuestas del sistema biológico a los cambios en los parámetros del proceso físico y químico.
Un problema importante en el aumento de escala de los procesos por lotes alimentados es la formación de gradientes de concentración a altas densidades celulares.
Las condiciones heterogéneas evolucionan cerca de la adición de alimentación, la entrada de gas y cerca de la adición de cualquier agente de control, como una base o un ácido.
La aparición de gradientes se basa en la entrada de energía global y local en la fase gas-líquido del biorreactor.
Si bien un escalado eficiente y exitoso de un bioproceso es crucial para las consideraciones de tiempo de comercialización, también es importante un escalado sólido para la transferencia de un bioproceso de una instalación de producción a otra, especialmente si el tipo, tamaño u otro se modifican los parámetros de construcción del biorreactor.
Sin embargo, el escalado en biorreactores no se puede reducir a parámetros de ingeniería clásicos como la entrada de energía, la velocidad de la punta del agitador, la concentración de oxígeno disuelto o el coeficiente de transferencia de oxígeno, pero debe incluir las condiciones fisiológicas dentro de la celda y la dinámica espacio-temporal de los parámetros ambientales que determinan las respuestas específicas y las constantes de tiempo de respuesta (cinética) en el sistema biológico.
Esto es específico para cada caso y, por lo tanto, necesita estudios específicos de la fase fluida y las respuestas complejas de las células a las perturbaciones ambientales rápidas en condiciones de cultivo heterogéneas.
Si bien los primeros bioprocesos industriales solo se basaban en tecnologías por lotes, la estrategia del principio más común aplicado en la producción industrial, la tecnología de alimentación por lotes, se patentó en 1915 en relación con la producción de levadura de panadería.