Fundamentos de Biorreactores de estado sólido
La fermentación con biorreactores en estado sólido (FES)
Este proceso implica el crecimiento de microorganismos en partículas sólidas húmedas, en situaciones en las que los espacios entre las partículas contienen una fase gaseosa continua y un mínimo de agua visible. Aunque las gotas de agua pueden estar presentes entre las partículas, y puede haber películas delgadas de agua en la superficie de las partículas, la fase de agua entre las partículas es discontinua y la mayor parte del espacio inter partículas está ocupado por la fase gaseosa. La mayor parte del agua en el sistema es absorbida dentro de las partículas sólidas húmedas.
De hecho, aquí seguimos la nomenclatura propuesta por Moo-Young donde se utiliza el término más general «fermentación sólida de sustrato» para denotar cualquier tipo de proceso de fermentación que implica sólidos, incluyendo suspensiones de partículas sólidas en una fase líquida continua y filtros incluso percoladores. Por lo tanto la fermentación en estado sólido se clasifica como un tipo de fermentación de sustrato sólido. Nos concentraremos específicamente en sistemas de fermentación en estado sólido, en la forma que los definimos en el primer párrafo.
El objetivo del presente post no es para dar una explicación a fondo de todas las características de los sistemas de biorreactores fermentadores, ni de comparar FES con la fermentación por inmersión en líquido.
La mayoría de los procesos FES implican hongos filamentosos, aunque algunas bacterias involucradas y algunas levaduras.
Los procesos pueden implicar el cultivo puro de organismos, o el cultivo de cepas puras inoculados simultáneamente o secuencialmente, mientras que en algunos procesos surge una microflora «auto-seleccionado» de la microflora original (por ejemplo, en el compostaje) o desde un inóculo tradicional especialmente preparado.
La mayoría de los procesos de fermentación con biorreactores involucran organismos aeróbicos. Hay que tener en cuenta que usamos la palabra «fermentación», en el sentido de su significado más general, que es decir, «el cultivo controlado de organismos» (la literatura relacionada usa la palabra fermentación en este sentido).
Los sustratos utilizados en los procesos FES son a menudo productos o subproductos de la agricultura, la silvicultura o la elaboración de alimentos. Típicamente, la fuente de nutrientes proviene de dentro de la partícula, aunque hay algunos casos en los que los nutrientes se suministran desde una fuente externa. Por lo general, un polímero da la sólida estructura de la partícula y este polímero puede o no puede ser degradado por el microorganismo durante la fermentación. Hay también algunos casos en los que se utilizan soportes artificiales o inertes, con una solución de nutrientes absorbidos dentro de la matriz.