ES2318537T3 - Reactor y procedimiento de fermentacion en estado solido. - Google Patents

Reactor y procedimiento de fermentacion en estado solido. Download PDF

Info

Publication number
ES2318537T3
ES2318537T3 ES05790932T ES05790932T ES2318537T3 ES 2318537 T3 ES2318537 T3 ES 2318537T3 ES 05790932 T ES05790932 T ES 05790932T ES 05790932 T ES05790932 T ES 05790932T ES 2318537 T3 ES2318537 T3 ES 2318537T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
reactor
solid
inoculation
growth medium
external
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES05790932T
Other languages
English (en)
Inventor
Veera Virtanen
Seppo Jaaskelainen
Pekka Seiskari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Verdera Oy
Original Assignee
Verdera Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Verdera Oy filed Critical Verdera Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2318537T3 publication Critical patent/ES2318537T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/14Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus with filters, sieves or membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/16Solid state fermenters, e.g. for koji production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34Internal compartments or partitions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/16Particles; Beads; Granular material; Encapsulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/08Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by vibration

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Mushroom Cultivation (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Método para cultivar microorganismos en medios de crecimiento sólidos en un reactor de fermentación en estado sólido (FES), caracterizado porque el método comprende las etapas de: a. transferir el medio de crecimiento sólido por medio de vibración externa, y b. realizar la inoculación del medio de crecimiento sólido mediante un cultivo puro uniformemente durante la transferencia.

Description

Reactor y procedimiento de fermentación en estado sólido.
La presente invención se refiere a un reactor de fermentación en estado sólido y al método de usar este reactor para cultivar microorganismos en medio de crecimiento sólido.
Un experto en la técnica conoce bien la fermentación en estado sólido (FES) como método para cultivar microbios en medios en los que se impregna agua en un soporte sólido. La cantidad de agua libre es muy pequeña al contrario de la fermentación líquida sumergida.
Tradicionalmente se ha usado la FES en aplicaciones en las que no se ha requerido la asepsia estricta. Comúnmente se usan medios voluminosos tales como granos de cereal, compost, arcilla granular o vermiculita. Sin embargo, la producción de inoculantes microbianos y productos biotecnológicos novedosos necesita asepsia completa. También se han desarrollado y aplicado medios de crecimiento definidos y más sofisticados tal como se describe en el documento WO 9218623.
Hasta ahora, incluso las aplicaciones novedosas de FES todavía se han basado en tecnología del procedimiento tradicional: se realiza la fermentación en medio de cultivo extendido sobre bandejas de crecimiento que se colocan sobre baldas en una cámara cerrada. También se usa el cultivo en recipientes o bolsas de plástico. Tales rutinas requieren abundante trabajo manual y son lentas. Las capacidades de estos tipos de reactores son pequeñas debido al espacio muerto dentro de los reactores.
Se han desarrollado diversos tipos de reactores para el crecimiento de microbios en medios de cultivo sólidos para fermentaciones en estado sólido tal como se muestra en Mitchell et al., Process Biochemistry 35 (2000) 1211-1225. Estos incluyen reactores de lecho compacto, reactores de tambor giratorio, reactores de lecho fluidizado gas-sólido y reactores en los que se han usado mezcladoras de diferentes clases (véase la publicación de patente estadounidense 2002031822).
En los cultivos en estado sólido asépticos, es esencial la distribución uniforme y aséptica del inóculo por todo el medio. Los reactores de bandeja se inoculan comúnmente tras la esterilización pulverizando el líquido de inóculo sobre la superficie del medio en cada balda o sumergiendo todo el contenido del reactor en suspensión que contiene el microbio deseado y drenando el líquido en exceso. Los reactores de lecho fijo mixtos más complejos son caros o difíciles de hacer funcionar de manera aséptica.
En los cultivos no asépticos, la inoculación es mucho más fácil de controlar puesto que los microbios contaminantes ocasionales no crean problemas. Puede introducirse el inóculo en forma sólida o líquida en el medio de crecimiento sobre bandejas de crecimiento o continuamente sobre una cinta transportadora (micelios de hongos). En algunas aplicaciones, la inoculación se realiza mediante polvo de esporas secas soplado sobre el medio con aire.
La tecnología del procedimiento de fermentación sólida tradicional es difícil y laboriosa de aplicar a los procedimientos biotecnológicos modernos en los que se requiere asepsia estricta. En los reactores de bandeja, el espacio muerto es aproximadamente la mitad del volumen del biorreactor. El tamaño del biorreactor necesario para un rendimiento de producto particular es por tanto notablemente inferior en los biorreactores de lecho fijo que en los de bandeja, lo que hace que el biorreactor de tipo de bandeja sea menos eficaz. El funcionamiento de los biorreactores de bandeja también necesita mucho trabajo manual, porque cada bandeja tiene que cargarse, vaciarse y limpiarse individualmente. El documento CN-A-1473924 describe un aparato de fermentación en estado sólido aséptica en el que se usa un tamiz vibratorio dentro del aparato para la uniformidad y la carga controlada de las bandejas de cultivo.
En comparación, el biorreactor de lecho fijo es fácil de cargar y de vaciar introduciendo y extrayendo el medio de cultivo y la limpieza también es sencilla. El biorreactor de lecho fijo es por tanto más eficaz en lo que se refiere al coste, el trabajo y el espacio que el biorreactor de bandeja. El inconveniente en los reactores de lecho fijo ha sido la inoculación.
Se han desarrollado reactores con mezcladoras para aplicaciones de FES modernas, pero el dispositivo de mezclado aséptico con motores es muy caro. La abrasión mecánica en el mezclado también puede dañar la estructura suelta, aireada, del medio de crecimiento cuando se usan ciertos soportes sensibles. Los reactores de tambor giratorio pueden proporcionar mezclado suficiente solamente para medios de crecimiento sólidos que tienen cierta clase de estructura que rueda libremente.
Incluso las fermentaciones sólidas novedosas todavía se obtienen usando medios voluminosos, complejos, tales como granos de cereal complementados con diversas harinas. El control óptimo de las condiciones de crecimiento y de la formación del producto puede lograrse en medios más definidos que pueden ser sensibles al mezclado o a la inmersión completamente en líquido.
El objeto de la presente invención es introducir un nuevo tipo de dispositivo de fermentación en estado sólido en lecho compacto para realizar cultivos asépticos de cultivos puros.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Otro objeto de esta invención es inocular de manera aséptica y uniforme cualquier clase de medio de crecimiento sólido en grandes volúmenes.
Un objeto adicional de la invención es proporcionar un reactor y un procedimiento simplificados, fáciles de usar y económicos y para cultivos asépticos.
Se encontró que usando vibración externa en el medio de crecimiento sólido estéril dentro de un reactor, el medio podría moverse o transferirse de manera aséptica y controlable dentro del reactor hacia el punto de inoculación y más allá, e inocularse simultáneamente de manera uniforme con un cultivo puro.
La figura 1 describe un diseño de reactor según la invención que comprende un vibrador 1, una entrada de alimentación de inóculo 2, un compartimento inferior del reactor 3, un compartimento superior del reactor 4 y una
\hbox{criba
5.}
La figura 2 describe un diseño de reactor según la invención que comprende un vibrador 1, una entrada de alimentación de inóculo 2, una unidad de esterilización del medio 6, un tubo vertical de bajada 7 y un recipiente de crecimiento 8.
El método de la invención se define tal como se expone en la reivindicación independiente.
Según el método de la invención, el medio de crecimiento sólido se transfiere dentro del reactor de fermentación en estado sólido (FES), que va a usarse para el cultivo de microorganismos, por medio de vibración externa desde la posición inicial de reposo hacia el punto de inoculación y más allá. Cuando un flujo de masa controlado de los medios de crecimiento sólidos pasa el punto de inoculación, se inoculará de manera uniforme y continua.
El medio de crecimiento sólido comprende diversos soportes orgánicos o inorgánicos, que pueden moverse mediante vibración. Los soportes inorgánicos son preferiblemente tales como vermiculita, perlita, sílice amorfa o arcilla granular. Estos tipos de materiales se usan comúnmente porque forman una estructura granular suelta, aireada, que tiene preferiblemente un tamaño de partícula de 0,5-50 mm y una gran área superficial. Los soportes orgánicos son preferiblemente tales como granos de cereal, salvado, serrín, turba o astillas de madera.
Además, el medio de crecimiento sólido puede contener nutrientes complementarios para el microorganismo. Normalmente, éstos incluyen fuentes de carbono tales como hidratos de carbono (azúcares, almidón), proteínas o grasas, fuentes de nitrógeno en forma orgánica (proteínas, aminoácidos) o sales de nitrógeno inorgánicas (sales de amonio y nitrato, urea), oligoelementos u otros factores de crecimiento (vitaminas, reguladores de pH). El medio de crecimiento sólido puede contener adyuvantes para la composición estructural, tales como agentes superabsorbentes, por ejemplo poliacrilamidas.
Según una realización preferida de la invención, se esteriliza el medio de crecimiento sólido dentro de la unidad de esterilización del medio ex situ. Por ejemplo, un recipiente de alimentación espiral vibratorio (tal como se muestra en la figura 2) puede desmontarse del cuerpo del reactor, cargarse con medio de crecimiento sólido y esterilizarse en, por ejemplo, un autoclave, tras lo cual puede unirse de nuevo al cuerpo del reactor de manera aséptica antes de empezar el funcionamiento (vibración y inoculación).
En otra realización preferida, se esteriliza el medio de crecimiento sólido dentro de la unidad de esterilización del medio in situ antes de empezar la inoculación, por ejemplo con la ayuda de vapor.
El microorganismo que va a cultivarse e inocularse en el medio de crecimiento sólido comprende hongos, incluyendo levaduras, por ejemplo tales como Phlebiopsis gigantea, Gliocladium sp., Nectria pityrodes, Chondrostereum purpureum, Pseudozyma flocculosa, Coniothyrium minitans, Trichoderma sp., Metarrhizium sp., Verticillium sp. o Beauveria bassiana. Preferiblemente, los hongos son Phlebiopsis gigantea, Gliocladium catenulatum, Nectria pityrodes o Chondrostereum purpureum. Los hongos incluyen adicionalmente setas comestibles tales como Agaricus bisporus, Lentinus edodes o Pleurotus ostreatus. El microorganismo según la invención puede ser una bacteria tal como Streptomyces sp., Bacillus thuringiensis, otros Bacillus sp. o Pseudomonas sp., preferiblemente Streptomyces sp. Además, podrían usarse nematodos como el microorganismo que va a hacerse crecer según la invención.
Se alimenta el inóculo al reactor según la invención en forma líquida o sólida, preferiblemente líquida.
Si se usan medios líquidos como inóculo, pueden estar por ejemplo en forma de suspensión con un tamaño de partícula pequeño para permitir el uso de técnicas de pulverización. Preferiblemente, se pulverizan los medios líquidos en una corriente continua del medio de crecimiento sólido que pasa el punto de inoculación.
Si el inóculo está en forma sólida, puede transportarse al punto de inoculación de manera similar al transporte del medio de crecimiento sólido, mediante vibración. Preferiblemente, se transporta el inóculo sólido usando un husillo, vibrador o cinta transportadora. Esto garantiza que el microorganismo puede transportarse igualmente de manera aséptica para cultivo.
Se logra la vibración externa mediante medios de vibración convencionales uniendo un vibrador al cuerpo externo del reactor. Preferiblemente, la vibración se genera mediante vibradores giratorios eléctricos externos, vibradores magnéticos, hidráulicos o neumáticos. Lo más preferiblemente, se usa un vibrador giratorio eléctrico.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El reactor de la invención se define tal como se expone en la reivindicación independiente.
Puede haber varias construcciones diferentes para producir la funcionalidad de la invención, la colocación del/los medio(s) de vibración y las entidades o unidades del reactor.
En una realización preferida según la invención, el cuerpo del reactor comprende al menos cuatro entidades tal como se muestra en la figura 1. Hay dos compartimentos principales, un compartimento superior 4 y un compartimento inferior 3, separados entre sí mediante un separador permeable 5, y se une un vibrador externo 1 a la pared externa del cuerpo del reactor. Se une al menos una entrada 2 al compartimento inferior para inoculación. Este cuerpo del reactor puede dar la vuelta opcionalmente y por tanto, incluye medios para el volteo.
La forma y el tamaño de los compartimentos del reactor pueden variar dependiendo de la necesidad del cultivo y de los materiales usados. Ni siquiera es necesario que la forma se limite a formas bien definidas, sino que podría ser moldeable o de tipo plástico. Preferiblemente, las formas de los recipientes son cilíndricas, angulares o cónicas.
Según la invención, el separador permeable facilita un flujo regulado y homogéneo del medio de crecimiento sólido hacia el punto de inoculación con la ayuda del vibrador una vez que se ha cargado y dado la vuelta al compartimento del reactor. La forma del separador permeable puede variar dependiendo de la velocidad de flujo requerida para el medio de crecimiento sólido a través del separador. Preferiblemente, el separador permeable es una criba o una placa perforada. El tamaño de abertura del separador depende de la estructura y del tamaño de partícula y la forma del medio de crecimiento sólido y es preferiblemente de 5-50 mm.
El separador permeable puede ser uno estático, fijado en una posición predeterminada dividiendo así el compartimento del reactor en volúmenes fijos del compartimento superior 4 y el compartimento inferior 3. El funcionamiento del reactor para esta realización preferida requiere que el cuerpo del reactor se dé la vuelta tras cargarse el reactor y esterilizarse el medio de crecimiento sólido en el mismo. El volteo se realiza o bien manual o bien automáticamente, con la ayuda de un dispositivo de elevación.
Otra alternativa es un separador móvil, en cuyo caso puede ajustarse la razón de volumen del compartimento 4 con respecto al compartimento 3. Puede moverse el separador por ejemplo uniéndolo a un husillo giratorio, que puede hacerse girar desde el exterior.
En otra realización preferida según la invención, el cuerpo del reactor comprende un vibrador externo 1 conectado a una unidad de esterilización del medio de crecimiento sólido desmontable 6, que está unida a un tubo vertical de bajada 7. A una parte adecuada de este cuerpo del reactor, está conectada al menos una entrada de alimentación por inoculación 2 con el fin de lograr una inoculación uniforme y continua del medio de crecimiento sólido. El tubo vertical de bajada 7 está conectado a un recipiente de crecimiento 8 en el que tiene lugar el cultivo tras la inoculación.
Preferiblemente, el tubo vertical de bajada es uno flexible para adoptar el movimiento de la unidad de esterilización del medio vibratoria.
La unidad de esterilización del medio de crecimiento sólido desmontable 6 es ventajosa dado que su volumen muerto durante la esterilización es mínimo. Si se desmonta para esterilización, posteriormente se vuelve a montar de manera aséptica al cuerpo del reactor. Preferiblemente, la unidad de esterilización del medio 6 es un recipiente de alimentación espiral vibratorio.
La forma de las unidades del cuerpo del reactor puede variar, pero preferiblemente es cilíndrica, angular o cónica.
Hasta ahora no han estado disponibles biorreactores de lecho compacto asépticos en escala comercial. El mayor desafío ha sido la inoculación homogénea, especialmente con medios, que no toleran el mezclado vigoroso. El reactor y el método para usarlos según la invención pueden superar estos problemas asociados con el movimiento invasivo del medio de crecimiento sólido. El dispositivo de mezclado dentro del reactor produce un riesgo de canalización del aire de aireación en la zona que rodea a la mezcladora. El mezclado vigoroso puede producir la nueva conformación mecánica del medio de crecimiento (por ejemplo, pérdida de holgura).
En la presente invención, el medio de crecimiento sólido se transfiere de manera aséptica a través de una criba o desde un recipiente hasta otro haciéndolo vibrar con un vibrador externo. Al mismo tiempo, se alimenta el inóculo al medio de crecimiento sólido. Este método es sencillo y aséptico y no requiere el mezclado del medio de cultivo.
La invención se ilustra en los siguientes ejemplos sin limitar el alcance definido por las reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 1
Se hizo crecer Phlebiopsis gigantea (Rotstop, marca comercial de Verdera Oy) usando el reactor en estado sólido de lecho compacto en un medio de crecimiento sólido basado en sílice usando un diseño de reactor mostrado en la figura 1.
Se preparó una disolución de nutrientes adecuada para P. gigantea disolviendo 9 kg de grano de destilador condensado (Altia Oyj) en 33 kg de agua del grifo. Se impregnó la disolución en 15 kg de polvo de sílice amorfa (Degussa) mezclando durante 3 minutos en una amasadora para formar un medio de crecimiento granular. Se añadieron 700 g de cal antes de mezclar para controlar el pH.
Se cargó el reactor de fermentación con el medio de cultivo hasta una criba estática, tamaño de abertura 1 cm, colocada en el centro del reactor. Se selló el reactor y se sujetaron filtros estériles a las entradas. Se esterilizó el reactor en un autoclave durante 1 h a 121ºC. Tras someter en el autoclave, se dejó enfriar el reactor durante la noche.
Se cultivó el inóculo de P. gigantea en matraces con agitación en disolución de extracto de malta durante 4 días a 28ºC. Se homogenizó el inóculo antes de transferirlo al reactor. Se inoculó el medio de crecimiento sólido dando la vuelta manualmente al reactor y haciéndolo vibrar con un vibrador de rodillo neumático externo (Netter Vibrationstechnik GmbH). La vibración hizo que el medio sólido cayera uniformemente a través de la criba. Se pulverizó de manera aséptica la disolución del inóculo al medio que caía a través de una boquilla. Se pulverizaron 100 ml de inóculo en 4 kg de medio sólido a una velocidad de aproximadamente 5 ml/s usando una boquilla cónica hueca.
Se cultivó el hongo durante 10 días a una temperatura de 28ºC y velocidad de aireación de 0,3 l/min/kg de medio de crecimiento. Tras el cultivo, el hongo había crecido y esporulado por todo el medio. Se extrajo el medio del reactor y se secó a temperatura ambiente durante 3 días sobre baldas de secado.
El medio seco contenía 1*10^{7} ufc/g (ufc = unidades formadoras de colonias) de P. gigantea. La viabilidad del producto seco era tan alta como la obtenida con los métodos de FES tradicionales.
Ejemplo 2
Se hizo crecer P. gigantea usando el reactor de fermentación en estado sólido de lecho compacto mostrado en la figura 2.
Se preparó el medio de crecimiento sólido para P. gigantea tal como se describe en el ejemplo 1.
Se cargó una unidad de esterilización del medio vibratoria que comprende un recipiente de alimentación espiral con 40 kg del medio de cultivo. Se selló el recipiente y se esterilizó en un autoclave durante 90 min a 121ºC y se dejó enfriar durante la noche. Se sujetó el recipiente de alimentación a una base vibratoria (Tärylaite Oy) equipada con vibradores eléctricos giratorios y se conectó de manera aséptica a un recipiente de crecimiento cilíndrico estéril usando un tubo vertical de bajada flexible. Se hizo vibrar el recipiente de alimentación haciendo que el medio de crecimiento sólido dentro fluyese hacia arriba a un ritmo constante a lo largo de la espiral de alimentación. Se cultivó el inóculo tal como se describe en el ejemplo 1. Se inoculó el medio de crecimiento sólido pulverizando aproximadamente 2 litros de inóculo homogenizado a una velocidad de 300 ml/min con una boquilla cónica hueca al medio que cae a través del tubo vertical de bajada en el recipiente de crecimiento. El inóculo se pulverizó en el extremo superior del tubo vertical de bajada. De esta forma, todo el medio se inoculó uniformemente.
El cultivo, la recogida y el secado del producto final se realizaron tal como se describe en el ejemplo 1. El medio seco contenía 1*10^{7} ufc/g de P. gigantea.
Ejemplo 3
Se hizo crecer Streptomyces sp. (Mycostop, marca comercial de Verdera Oy) tal como se describe en los ejemplos 1 y 2 usando como medio de crecimiento sólido 0,62 kg de sólidos macerados de maíz (smm), 0,62 kg de lactosa,
0,62 kg de cal, 12 kg de sílice amorfa y 28,8 kg de agua del grifo. Se cultivó la bacteria durante 7 días a 28ºC.
El medio seco contenía 6*10^{8} ufc/g y 1*10^{9} ufc/g de Streptomyces preparado según los ejemplos 1 y 2, respectivamente.
Ejemplo 4
Se hizo crecer Gliocladium catenulatum (GlioMix, marca comercial de Verdera Oy) tal como se describe en el ejemplo 1 usando como medio de crecimiento sólido 0,53 kg de grano de destilador condensado, 60 g de cal, 1,5 kg de sílice amorfa, 3,4 kg de agua del grifo. Se cultivó el hongo durante 18 días a 22ºC.
El medio seco contenía 3*10^{8} ufc/g de G. catenulatum.
Ejemplo 5
Se hizo crecer P. gigantea usando el reactor de fermentación en estado sólido de lecho compacto mostrado en la figura 2 equipado con dos clases diferentes de recipientes de crecimiento y entradas de alimentación del inóculo.
Se preparó el medio de crecimiento sólido para P. gigantea tal como se describe en el ejemplo 1.
Se cargó una unidad de esterilización del medio vibratoria que comprende un recipiente de alimentación espiral con 70 kg del medio de cultivo. Se esterilizó el recipiente y se sujetó a una base vibratoria tal como se describe en el ejemplo 2. Se conectaron dos clases diferentes de recipientes de crecimiento de manera aséptica a la unidad de esterilización usando un tubo vertical de bajada flexible: recipientes en forma de caja angular que tenían proporciones de altura:anchura:profundidad de 1) 1:1:1 y 2) 10:6:3. Se inocularon los recipientes de crecimiento 1) tal como se describe en el ejemplo 2 y 2) usando una boquilla de pulverización plana de ángulo ancho colocada en el extremo inferior del tubo vertical de bajada dentro del recipiente de crecimiento.
Se obtuvo una inoculación del medio de crecimiento sólido muy uniforme con todas las configuraciones descritas. El cultivo, la recogida y el secado del producto final se realizó tal como se describe en el ejemplo 1. El medio seco contenía aproximadamente 1*10^{7} ufc/g de P. gigantea en todos los lotes de cultivo.
Ejemplo de referencia
Se hizo crecer Phlebiopsis gigantea (Rotstop, marca comercial de Verdera Oy) en un medio de crecimiento sólido basado en sílice del modo descrito en el ejemplo 1, en un fermentador en estado sólido de lecho compacto cilíndrico equipado con una mezcladora de cinta helicoidal con una entrada en el espacio del reactor desde el fondo. El reactor era un recipiente de presión y se esterilizó in situ con vapor a 121ºC. Tras la esterilización y el enfriamiento, se inoculó el reactor vertiendo el inóculo dentro del medio de crecimiento a través de una entrada en el reactor en la parte superior del reactor y conectando la mezcladora simultáneamente. Se observó que el medio de crecimiento usado era muy vulnerable al mezclado. Tras 5 min, su estructura suelta, aireada, se perdió durante la inoculación y el producto obtenido se volvió similar a una masa.
No fue posible procesar adicionalmente el material así obtenido.

Claims (19)

1. Método para cultivar microorganismos en medios de crecimiento sólidos en un reactor de fermentación en estado sólido (FES), caracterizado porque el método comprende las etapas de:
a.
transferir el medio de crecimiento sólido por medio de vibración externa, y
b.
realizar la inoculación del medio de crecimiento sólido mediante un cultivo puro uniformemente durante la transferencia.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la inoculación se realiza de manera aséptica.
3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de crecimiento sólido comprende soportes orgánicos y/o soportes inorgánicos.
4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque los soportes orgánicos se seleccionan del grupo de granos de cereal, salvado, serrín, turba o astillas de madera.
5. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque los soportes inorgánicos se seleccionan del grupo de vermiculita, perlita, sílice amorfa o arcilla granular.
6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los microorganismos que van a cultivarse son hongos, incluyendo levaduras, bacterias o nematodos.
7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se genera la vibración con vibradores giratorios eléctricos externos, vibradores magnéticos, hidráulicos o neumáticos.
8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el microorganismo que va a usarse en la inoculación es alimentado al medio de crecimiento sólido en forma líquida o sólida.
9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque el inóculo líquido del microorganismo se pulveriza como una suspensión usando una boquilla.
10. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque el inóculo sólido del microorganismo es alimentado al medio de crecimiento sólido usando husillo, vibración o una cinta transportadora.
11. Reactor adecuado para fermentación en estado sólido (FES), caracterizado porque el reactor comprende
a.
un vibrador externo (1) sujeto al cuerpo externo del reactor para una vibración eficaz de dicho cuerpo y el contenido en el mismo durante la transferencia del contenido tal como se requiere por la reivindicación 1, y
b.
al menos una entrada de alimentación por inoculación (2) unida a dicho cuerpo del reactor.
12. Reactor según la reivindicación 11, caracterizado porque la fermentación se realiza de manera aséptica.
13. Reactor según las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque el cuerpo del reactor comprende
a.
dos compartimentos, un compartimento superior (4) y un compartimento inferior (3),
b.
un separador permeable (5) que separa los dos compartimentos, y
c.
un vibrador externo (1) sujeto al cuerpo externo del reactor, y
d.
al menos una entrada de alimentación por inoculación (2) unida al compartimento inferior,
e.
medios de volteo opcionales para dar la vuelta al cuerpo del reactor.
14. Reactor según la reivindicación 13, caracterizado porque el separador permeable es una criba o una placa perforada.
15. Reactor según las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque el cuerpo del reactor comprende
a.
un vibrador externo (1),
b.
una unidad de esterilización del medio de crecimiento sólido desmontable ('6),
b.
un tubo vertical de bajada (7),
c.
un recipiente de crecimiento (8), y
d.
al menos una entrada de alimentación por inoculación (2).
16. Reactor según la reivindicación 15, caracterizado porque la al menos una entrada de alimentación por inoculación está entre la unidad de esterilización (6) y el recipiente de crecimiento (8) para alimentar el inóculo durante la transferencia del medio de crecimiento sólido.
17. Reactor según la reivindicación 15, caracterizado porque la unidad de esterilización del medio de crecimiento sólido desmontable (6) es un recipiente de alimentación espiral vibratorio.
18. Reactor según la reivindicación 15, caracterizado porque el tubo vertical de bajada (7) es flexible con el fin de permitir la vibración libre.
19. Uso de vibración externa para transferencia aséptica e inoculación uniforme de medio de crecimiento sólido dentro de un reactor de FES para el crecimiento de un cultivo puro.
ES05790932T 2004-09-28 2005-09-27 Reactor y procedimiento de fermentacion en estado solido. Active ES2318537T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041253 2004-09-28
FI20041253A FI117012B (fi) 2004-09-28 2004-09-28 Reaktori ja menetelmä kiinteän alustan kasvatuksiin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2318537T3 true ES2318537T3 (es) 2009-05-01

Family

ID=33041579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES05790932T Active ES2318537T3 (es) 2004-09-28 2005-09-27 Reactor y procedimiento de fermentacion en estado solido.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8030054B2 (es)
EP (1) EP1794280B1 (es)
JP (1) JP5000517B2 (es)
AT (1) ATE416249T1 (es)
CA (1) CA2581363C (es)
DE (1) DE602005011461D1 (es)
DK (1) DK1794280T3 (es)
ES (1) ES2318537T3 (es)
FI (1) FI117012B (es)
PL (1) PL1794280T3 (es)
WO (1) WO2006035104A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012179003A (ja) * 2011-03-01 2012-09-20 Institute Of National Colleges Of Technology Japan バイオディーゼル燃料の製造方法
EP2859085B1 (en) * 2012-06-06 2017-09-13 Novozymes Bioag A/S Solid state bioreactor adapted for automation
CN103194373B (zh) * 2013-04-10 2014-12-03 重庆良酩科技发展有限公司 一种固态发酵装置及其发酵方法
FI129554B (en) 2018-02-15 2022-04-14 Danstar Ferment Ag The applicator and the powder cartridge available therein, as well as the powder mixture contained in the powder cartridge
CN110032274A (zh) * 2018-12-29 2019-07-19 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种振动系统及添加触感的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3780044D1 (de) * 1986-03-14 1992-08-06 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur durchfuehrung gasbildender biotechnologischer prozesse in festbettreaktoren und zum be- und entgasen geeignete vorrichtungen.
JPS6387972A (ja) 1986-10-02 1988-04-19 Kikkoman Corp 流動培養方法
US4803800A (en) * 1987-03-27 1989-02-14 Plant Genetics, Inc. Synthetic substrate for filamentous fungi
JPH0683663B2 (ja) 1987-05-18 1994-10-26 益子味噌株式会社 微生物連続培養方法および装置
NZ507738A (en) 1998-04-30 2002-06-28 Prophyta Biolog Pflanzenschutz Solid-state tier fermenter and method for solid-state fermentation
US6558943B1 (en) * 2000-09-05 2003-05-06 Sun Ten Pharmaceutical Co., Ltd. Method for propagating fungi using solid state fermentation
JP2003088837A (ja) * 2001-09-20 2003-03-25 Inax Corp 有機性固形物処理装置及び有機性固形物処理方法
CN1219874C (zh) * 2002-08-09 2005-09-21 中国科学院过程工程研究所 固态发酵无菌操作的发酵装置

Also Published As

Publication number Publication date
DK1794280T3 (da) 2009-02-09
EP1794280B1 (en) 2008-12-03
US8030054B2 (en) 2011-10-04
ATE416249T1 (de) 2008-12-15
PL1794280T3 (pl) 2009-06-30
EP1794280A1 (en) 2007-06-13
US20080057576A1 (en) 2008-03-06
FI20041253A0 (fi) 2004-09-28
JP2008514195A (ja) 2008-05-08
CA2581363C (en) 2013-08-06
WO2006035104A1 (en) 2006-04-06
FI20041253L (fi) 2006-03-29
CA2581363A1 (en) 2006-04-06
DE602005011461D1 (de) 2009-01-15
FI117012B (fi) 2006-05-15
JP5000517B2 (ja) 2012-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2266851C (en) Cell/tissue culturing device and method
US20050186669A1 (en) Apparatus and method for preparing and culturing cells
CN1882681B (zh) 细胞培养系统
AU749402B2 (en) Solid-state fermenter and method for solid-state fermentation
CN101812405B (zh) 多边形塑料袋摇摆细胞反应器及培养动物细胞的方法
CN100523167C (zh) 细胞培养系统
WO2017020853A1 (zh) 一种固态生物反应装置、使用方法及其应用
CN102021115B (zh) 无搅拌装置的填充床式细胞生物反应器及培养动物细胞方法
CN102086438A (zh) 用于细胞或组织工程生物培养的装置和方法
JP2002513557A5 (es)
TW200302274A (en) Cell-cultivating device
CN86108366A (zh) 田野作物的微生物接种剂的生产
JP7319254B2 (ja) 液体及び固体トリコデルマ生成物の大規模生成
ES2318537T3 (es) Reactor y procedimiento de fermentacion en estado solido.
CN108264152A (zh) 一种含多种菌剂生物填料的制备方法
HU193483B (en) Process for cultivating celles of higher organisms and apparatus for the process
CN112481073A (zh) 一种微界面强化发酵系统及工艺
CN104694474B (zh) 一种细胞培养方法
CN201713522U (zh) 多边形塑料袋摇摆细胞反应器
CN1338200A (zh) 蘑菇液体菌种的制备方法及其接种装置
CN113801782A (zh) 一种实现微生物菌剂的快速培养系统及方法
CN112080396B (zh) 大球盖菇液体菌种培养器和培养方法
CN101974424A (zh) 摇摆驱动的循环式细胞培养器
TW201127954A (en) Automatic mass production system for beneficial fungi
KR101692489B1 (ko) 꽃송이버섯 재배 장치