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En el 7000 aC, en China, se evidencia el uso de un biorreactor primitivo en recipientes de cerámica diseñados para la fermentación. Se utilizaban ingredientes como miel, arroz y frutas para producir bebidas fermentadas, lo que representa una de las primeras aplicaciones de biotecnología en la historia -
Se han recuperado frascos con restos de microorganismos similares a los usados en la fermentación del vino. Esto sugiere que la humanidad ya aplicaba procesos biotecnológicos para la producción de alimentos y bebidas. -
Jean-Louis Marc diseña el primer tanque séptico para el tratamiento de aguas residuales en Vesoul, Francia -
Edward S. Philbrick diseñó un tanque redondo con un sifón de descarga y dividido en dos cámaras, utilizado en Massachusetts, EE.UU. UU., para el tratamiento de aguas residuales. Este diseño representa una forma temprana de biorreactor, ya que emplea procesos biológicos para la eliminación de contaminantes orgánicos en el agua. -
Weigand patentó los contactores biológicos rotativos (CBR) , también conocidos como biodiscos , una tecnología innovadora para el tratamiento de aguas residuales. Este sistema utiliza discos rotatorios cubiertos por una capa de microorganismos que descomponen la materia orgánica en el agua. El diseño permite que los microorganismos se expongan al agua residual y al aire de forma continua, favoreciendo el proceso de oxidación biológica. -
Karl Imhoff diseñó un tanque de flujo único con dos cámaras: una para sedimentación y otra para digestión anaeróbica. Este diseño, conocido como "tanque Imhoff", permitió una mayor eficiencia en la eliminación de contaminantes en aguas residuales. El tanque de Imhoff sigue siendo utilizado en sistemas de tratamiento a menor escala, especialmente en instalaciones de pequeña capacidad, debido a su simplicidad y efectividad en el proceso de digestión de lodos y eliminación de materia orgánica. -
Weizmann inventó y patentó un proceso de fermentación de almidón (de maíz y papa ) para producir acetona y alcohol butílico con Clostridium acetobutylicum . Este proceso fue clave durante la Primera Guerra Mundial , ya que la acetona era esencial para fabricar pólvora sin humo (cordita). -
Fritz Winkler desarrolló el primer reactor de lecho fluidizado en Alemania, utilizado en la industria petrolera para el craqueo catalítico . Este reactor permitió mejorar la eficiencia en la división de hidrocarburos pesados en productos más ligeros, como gasolina y otros productos petroquímicos. El lecho fluidizado consistía en partículas sólidas suspendidas por un flujo de gas, lo que facilitaba una mejor transferencia de calor y masa, incrementando la eficiencia del proceso. -
Becze y Leibmann introdujeron por primera vez el uso de fermentadores aeróbicos a gran escala en Europa central para la producción de levadura comprimida . El fermentador era un gran tanque cilíndrico con aire introducido en la base mediante una red de tuberías perforadas, lo que favorecía el proceso aeróbico de fermentación. -
Strauch y Schmidt patentaron una modificación del primer biorreactor , incorporando un sistema en el que los tubos de aireación se utilizaban con agua y vapor para limpieza y esterilización . Esta mejora aumentó la eficiencia operativa del biorreactor, asegurando que se mantuvieran condiciones más higiénicas y controladas para los procesos de fermentación, cruciales para la producción a gran escala de productos biotecnológicos. -
Becze Liebmann introdujeron un sistema de aireación en los biorreactores , mejorando la eficiencia del proceso de fermentación. Además, aumentó la capacidad de los biorreactores a 20 litros , lo que permitió una mayor escalabilidad en la producción de productos biotecnológicos, como la levadura.
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El desarrollo de biorreactores alcanzó un hito importante al aumentar significativamente la producción de penicilina , un avance crucial durante la Segunda Guerra Mundial. Este incremento fue posible gracias a la introducción de reactores industriales , lo que permitió fabricar 7 billones de unidades de penicilina . Este logro marcó el inicio del uso masivo de biorreactores para la producción de medicamentos y otros productos biotecnológicos a gran escala -
Se creó el primer fermentador piloto en Hindustan Antibiotics Ltd. ,Pumpri, Pune y en el mismo año se diseñan los primeros fermentadores aéreos. Este fermentador piloto marcó un avance significativo en la biotecnología industrial del país, permitiendo la producción a mayor escala de antibióticos y otros productos biológicos. -
En la década de 1950, J. Henry Rushton diseñó una turbina en un disco plano con 6 cuchillas planas dispuestas verticalmente . En 1956, Rushton llevó a cabo experimentos para evaluar la eficacia del sistema de agitación por turbina . Este diseño de turbina se convirtió en una clave de avance para mejorar la mezcla y la transferencia de oxígeno en los procesos de fermentación industrial. -
Tulecke yTulecke y Nickell estructuraron un aparato para el cultivo in vitro de organismos vegetales , específicamente para cultivo sumergido . El diseño consistía en un recipiente de vidrio al que se conectaban "side-arm traps" que suministraban aire comprimido y suplementos al medio -
Veliky y Martin fabricaron un biorreactor cónico de vidrio en forma de V para el cultivo de cultivos vegetales en suspensión celular , con el objetivo de obtener biomasa o metabolitos . Este biorreactor tenía una capacidad de entre 3 a 6 litros y estaba equipado con un condensador , un agitador (de 200 a 300 rpm ), un sistema de aireación y una chaqueta alrededor del biorreactor para el control de temperatura. -
Los biorreactores de membrana hicieron su primera entrada al mercado japonés gracias a un acuerdo entre las compañías Dorr-Oliver y Sanki Engineering . Este avance permitió la utilización de sistemas de membranas en procesos biotecnológicos, mejorando la separación y purificación de productos biológicos, así como la eficiencia en la producción de biomasa y metabolitos . -
El Instituto de Investigación y Desarrollo de Francia produjo un biorreactor de pequeñas columnas llenas de un medio previamente inoculado. Estas columnas se disponían en un termorregulador de agua y se conectaban a una columna de cromatografía de gases para monitorear la producción de dióxido de carbono . -
Dalton desarrolló el primer biorreactor de tipo "air-lift" , que se caracteriza por un sistema de circulación ascendente mediante aire comprimido, favoreciendo la mezcla eficiente de cultivos y la transferencia de oxígeno en procesos de fermentación -
Se desarrolló el sistema AnMBR (biorreactor de membrana anaeróbico), conocido comercialmente como MARS (Sistema de reactor anaeróbico de membrana) y ADUF (Ultrafiltración de digestión anaeróbica). Este sistema combina la digestión anaeróbica con ultrafiltración para tratar aguas residuales, mejorando la eficiencia y reduciendo la huella ambiental de los procesos de tratamiento de aguas. -
Lettinga y sus colaboradores desarrollaron un biorreactor tubular de flujo continuo y ascendente , utilizado principalmente en plantas tratadoras de agua. Este tipo de biorreactor se caracteriza por la formación de "camas" de microorganismos que, al metabolizar los nutrientes, generan gránulos que mejoran la eficiencia del proceso de depuración de aguas residuales. -
La empresa Biocon emprendió el desarrollo de un biorreactor automatizado para el cultivo en charolas selladas, colocados una sobre otra. Este proceso de fermentación en sustrato sólido se realizaba en un compartimento controlado por computadora , lo que permitió mejorar la eficiencia de la producción en cultivo en sustrato sólido para la biotecnología. -
Diseñado por el Instituto Tecnológico de la India. Consiste en un envase de 16 cm de altura y 11,3 cm de diámetro, con cuerpo tubo externo hecho de policarbonato, y las tapas de ambos son de polipropileno. Este biorreactor tiene dentro del envase un depósito de polipropileno que contiene una tela de fibra de vidrio en el fondo, donde se sostiene el sustrato. -
El INRA diseñó el Biorreactor de Columna Estéril con un volumen de 1 litro. Este biorreactor cuenta con un sistema de calefacción en el cabezal y un sistema de enfriamiento con agua fría en el circuito de operación. Además, incorpora un muestreador de humedad relativa para controlar las condiciones dentro del biorreactor, utilizado principalmente para procesos controlados de cultivo celular y fermentación. -
Este biorreactor fue diseñado para operar en modo continuo durante largos períodos, alcanzando alta productividad. Su diseño se basa en la agitación y aireación mediante un flujo forzado de aire, el cual se introduce a través de la parte inferior del cilindro mediante una bomba. Este sistema incrementa la transferencia de oxígeno a la cama de sustrato, mejorando la eficiencia del proceso de cultivo -
Este biorreactor fue diseñado para controlar hasta cuatro unidades simultáneamente, lo que permitía al usuario monitorear y ajustar los parámetros del proceso. -
Este biorreactor, desarrollado por el grupo Varios, es uno de los más utilizados en procesos de cultivo en estado sólido. Consiste en un cilindro, que puede o no contar con una chaqueta de agua para el control de temperatura. El cilindro gira lentamente, volteando el medio de cultivo con la ayuda de pestañas adheridas a la pared interna, lo que facilita la mezcla y la aireación del sustrato durante el proceso. -
Este biorreactor, desarrollado en el Departamento de Investigación en Alimentos de la Universidad Autónoma de Coahuila, tiene una columna de 13 pulgadas de altura y 10 pulgadas de diámetro. Contiene ocho charolas perforadas con capacidad de 140 ml cada una. La transferencia de oxígeno se realiza por burbujeo, y la temperatura se controla con una chaqueta de enfriamiento y calentamiento, optimizando la aireación para un mejor proceso de cultivo. -
Este biorreactor inyecta el gas por el fondo a través de un disco perforado que actúa como difusor. Las burbujas de gas ascienden a través del líquido, mejorando la transferencia de oxígeno. A lo largo de la columna, se colocando placas horizontales perforadas a intervalos específicos para optimizar aún más la transferencia de oxígeno, facilitando el proceso de cultivo en condiciones controladas. -
Se desarrollaron reactores de tanque agitado a pequeña escala (10 a 100 ml) que incorporan similitud geométrica con los sistemas a gran escala. Estos reactores permiten controlar variables como pH, oxígeno disuelto y alimentación de sustrato. Han demostrado tener capacidad predictiva para simular sistemas a escala mayor, especialmente en cuanto a transferencia de oxígeno, crecimiento celular y productividad. -
Se desarrolló un biorreactor que utiliza una matriz pulmonar murina descelularizada, con el objetivo de evaluar el potencial de las células madre para regenerar el tejido pulmonar. Este avance es clave en el campo de la bioingeniería, ya que permite estudiar la regeneración pulmonar en un entorno controlado, utilizando tejidos descelularizados como andamios para el crecimiento celular. -
Este biorreactor se enfoca en la inducción de gas eficiente a escalas milimétricas, mediante el uso de un impulsor diseñado para generar alta turbulencia en la interfaz de fase entre el gas y el líquido. Esta turbulencia facilita el atrapamiento del gas y su posterior dispersión eficiente, lo que aumenta el área de transferencia de masa específica, optimizando el proceso de biotransformación en sistemas a pequeña escala. -
En el marco del proyecto financiado por fondos europeos HESUB, se desarrollaron biorreactores desechables específicamente diseñados para la producción de células madre (CM). Este proyecto resultó en el desarrollo exitoso de dos versiones de un biorreactor de perfusión de un solo uso (SUB), optimizado para el cultivo y proliferación de células madre humanas, mejorando la eficiencia y la viabilidad del proceso de cultivo celular. -
Se desarrolló un biorreactor basado en algas que tiene la capacidad de atrapar el dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera y reducirlo. Este biorreactor aprovecha las condiciones necesarias para el crecimiento de las algas: luz, agua y CO₂. A través de este proceso, se contribuye a la reducción de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, además de promover la producción de biocombustibles de manera sostenible.