Tipos de biorreactor comparados
El tipo de un biorreactor se decide sobre tres condicionantes, en este orden: la presión y la temperatura a las que trabaja el proceso, el esfuerzo de corte que tolera el cultivo y el modo en que se consigue y se valida la esterilidad. Esta página compara tanque agitado, airlift, columna de burbujas, fotobiorreactor, lecho fijo y un solo uso, con los límites declarados de cada uno.
Los seis tipos, uno por fila
Los límites de la tabla son los declarados en las fichas técnicas de las series correspondientes: son el criterio de selección más firme, porque se pueden comprobar. Los dos tipos que Vinci no fabrica permanecen en la tabla, porque una comparación que los omite no es una comparación.
| Tipo | Cómo mezcla | Límites declarados | Cuándo conviene |
|---|---|---|---|
| Agitado, de vidrio | Mecánicamente, con agitador | 0,5 – 12 L · hasta 1 bar · 80 °C con camisa, 60 °C con manta calefactora · esterilización en autoclave | Desarrollo de proceso y cribado, cuando el cultivo debe estar a la vista |
| Agitado, acero inoxidable de sobremesa | Mecánicamente, con agitador | 1 – 15 L · serie XLP hasta 1 barg y 70 °C, series XVP y XHP hasta 10 barg y 135 °C | Procesos a presión o a alta temperatura ya en la mesa, por ejemplo la fermentación gaseosa |
| Agitado, acero inoxidable esterilizable in situ | Mecánicamente, con agitador | De 30 L a más de 1.000 L de volumen total · ciclos SIP y CIP integrados · kLa ≥ 200 h⁻¹ | Procesos microbianos con alta demanda de oxígeno, entornos GMP, escalado hacia la producción |
| Airlift | Neumáticamente, solo con el flujo de gas: sin agitador | 0,5 – 12 L en vidrio borosilicato, como configuración del kit de fotobiorreactor | Cultivos que no toleran el esfuerzo de corte: microalgas, cianobacterias, micelio |
| Fotobiorreactor | Neumáticamente (airlift) o mecánicamente, a elegir | 0,5 – 12 L · LED multicanal, PAR de 0 a 2.500 µmol/m²·s · 2 a 70 °C · sensor PAR | Cultivos fotosintéticos, donde la luz es un parámetro de proceso como el pH |
| Un solo uso | Mecánicamente, con agitador | 0,35 – 40 L de volumen total · 0 a 0,5 barg · +4 a +50 °C · hasta 12 reactores en paralelo | Cambio rápido entre proyectos y ninguna validación de limpieza: el circuito de fluidos llega estéril |
| Columna de burbujas no fabricado | Neumáticamente, sin tubo ascendente: sin circulación impuesta | — | Procesos con baja necesidad de mezcla; Vinci no fabrica este tipo |
| Lecho fijo no fabricado | El líquido atraviesa un lecho de soportes a los que se adhieren las células | — | Células adherentes y perfusión prolongada; Vinci no fabrica este tipo |
Los volúmenes de los tipos que fabrica Vinci son volúmenes totales, como en las páginas de producto. El volumen de trabajo es menor: en la página escalado el recorrido se da en volumen de trabajo.
Tres preguntas, en este orden
¿A qué presión y a qué temperatura trabaja el proceso?
Es el primer filtro y el más nítido: descarta tipos enteros antes de sopesar nada más. Por encima de 1 bar sale el vidrio; por encima de 0,5 barg o 50 °C sale el un solo uso; por encima de 70 °C quedan las series en acero inoxidable construidas para presión.
¿Cuánto esfuerzo de corte tolera el cultivo?
Un cultivo que no lo tolera descarta el agitador y lleva al airlift, donde solo el flujo de gas mueve el líquido. Un cultivo robusto gana, en cambio, con la mezcla más enérgica de un tanque agitado.
¿Cómo se consigue la esterilidad y quién la valida?
La autoclave limita el volumen a lo que cabe dentro. El SIP esteriliza el sistema ya montado y conectado y, por encima de cierto volumen, es la única vía. El un solo uso desplaza la cuestión aguas arriba: llega estéril y, en lugar de la validación de limpieza, están los certificados de lote del proveedor.
Cuánto tolera un cultivo
El esfuerzo de corte se cuantifica de dos maneras, que se leen juntas: la potencia específica disipada en el líquido, en vatios por metro cúbico, y la velocidad periférica del agitador, en metros por segundo. Los intervalos de abajo no son valores de Vinci: son órdenes de magnitud de la literatura, útiles para situar un cultivo antes de dimensionar nada. Cada cepa tiene su sensibilidad, y una medida de par en el sistema real dice más que cualquier intervalo.
| Cultivo | Potencia específica · velocidad periférica | Fuente |
|---|---|---|
| Células de mamífero (CHO, HEK293) | 10 – 100 W/m³ · 1 – 2 m/s típica | Nienow, Cytotechnology 50 (2006) 9–33 |
| Bacterias y levaduras | 1 – 5 kW/m³ · 3 – 7 m/s típica | Doran, Bioprocess Engineering Principles, 2nd ed. |
| Microalgas | La sensibilidad varía demasiado entre especies para que un único intervalo sea honesto: por eso aquí se usa el airlift, que saca al agitador de la ecuación. | |
En los sistemas Vinci el esfuerzo de corte se mide con el módulo opcional de par, previsto para el seguimiento de la viscosidad y del corte durante el proceso.
Cuéntanos cómo trabaja tu proceso
Presión, temperatura, cultivo y cantidad por lote: con esos cuatro datos el tipo se reduce a uno o dos, y nuestro equipo de ingeniería responde en 24 horas.
Preguntas frecuentes
El volumen no es la primera elección: se deriva de la cantidad de producto por lote y del rendimiento esperado del proceso, y solo después se comprueba que el tipo aguanta la presión, la temperatura y el esfuerzo de corte requeridos. El recorrido Vinci cubre de 250 mL a más de 1.000 L de volumen de trabajo en cuatro etapas que comparten la plataforma de control, de modo que un proceso desarrollado en la mesa se transfiere sin reescribir la automatización.
Ambos mezclan solo con el flujo de gas, sin agitador. El airlift tiene un tubo ascendente que separa la zona donde el gas sube de aquella donde el líquido vuelve a bajar, y eso impone una circulación definida: el líquido recorre siempre el mismo circuito. La columna de burbujas no lo tiene, así que la mezcla es menos predecible. Vinci fabrica airlift, no columnas de burbujas.
Los límites deciden antes que la economía: por encima de 40 L de volumen total, de 0,5 barg o de 50 °C el un solo uso no es una opción y toma el relevo el acero inoxidable. Por debajo de esos límites el un solo uso compensa donde los proyectos cambian a menudo, porque elimina la limpieza y su validación; el acero compensa donde el mismo proceso corre mucho tiempo y el coste de los recipientes consumibles se acumula.
Para Vinci, biorreactor es el término general y fermentador designa un biorreactor configurado para microorganismos: aireación más enérgica, agitadores Rushton, mayor potencia específica. La diferencia está en la configuración, no en la máquina — el mismo controlador gobierna ambos casos, y los recipientes de un solo uso llevan las dos siglas SUB y SUF en el mismo recipiente.