MX2014016048A

MX2014016048A - Fotorreactor para cultivos liquidos.

Info

Publication number: MX2014016048A
Application number: MX2014016048A
Authority: MX
Inventors: Robert Roulston
Original assignee: Ind Plankton Inc
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-06-30
Publication date: 2015-06-10
Also published as: AU2013285060A1; JP2015526066A; AU2013285060A2; EP2870232A4; AU2013285060B2; US20150299630A1; CA2877599A1; CA2877599C; JP6242391B2; US9688950B2; MX350337B; EP2870232A1; WO2014006551A1

Abstract

Se proporciona un biorreactor para cultivar células en un entorno líquido que está diseñado para reducir la posibilidad de contaminación, contener la contaminación si ocurre, y limpiar y esterilizar fácilmente todo o parte del biorreactor en respuesta a la contaminación, o un programa. También se proporciona un método controlado por procesador para promover la esterilizada en un biorreactor.

Description

FOTORREACTOR PARA CULTIVOS LÍQUIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente teenología se refiere a un sistema para una producción aumentada en escala y en estado estable de cultivos líquidos bajo condiciones estérilizadas . Más específicamente, la tecnología se refiere a un sistema biorreactor seguro para cultivar materiales biológicos acuáticos que incluyen zooplancton y fitoplancton de agua salada y combinaciones de los mismos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los biorreactóres se han utilizado por muchos años para el cultivo de células, más notablemente para fermentación y más recientemente para el crecimiento de bacterias. Estos cultivos generalmente se contienen en recipientes de acero inoxidable en donde el intercambio de gases, temperatura, pH, niveles de oxígeno disuelto, y circulación se monitorean y controlan detenidamente.

Los fotobiorreactores son reactores para material que requiere luz. Existen muchos diseños, que oscilan desde surcos al aire libre, a tubos, hasta recipientes transparentes. Los recipientes pueden tener conjuntos de luces alrededor de la periferia o un núcleo central de luces.

El nivel de control oscila desde esencialmente ninguno, hasta monitorear estrictamente las condiciones de crecimiento. Cuando no existe control sobre las condiciones de crecimiento, la esterilización y el mantenimiento de la pureza del cultivo de células no están consideradas. Esto puede ser adecuado para el crecimiento de algas para la producción de biocombustible, pero no para el crecimiento de algas como fuente de alimentos. En este caso, se emplean sensores y controles, como se divulgan en la Publicación de E.U. No.20110136225. Un módulo biorreactor se puede conectar a uno o más módulos funcionales tales como un módulo de bombeo, un módulo de generación de señales de estimulación, un módulo motor, un módulo de transmisión mecánica, un módulo de intercambio de gas, un módulo de temperatura, un módulo de humedad y/o un módulo de C02, entre otros. El biorreactor y los módulos funcionales pueden incluir conectores estándar o universales para facilitar la conexión y el movimiento de los módulos. El sistema biorreactor se puede controlar y/o monitorear por un control que puede identificar y controlar individualmente cada módulo conectado y que puede adaptarse para recolectar datos de señales desde los sensores embebidos en cualquiera de los módulos.

El uso de sensores puede requerir adaptaciones especiales. Como se divulga en la Publicación de E.U. No. 20110111489, un adaptador de sensor comprende un canal de acomodación, en el que cual el sensor se puede posicionar y una región extrema de la cual está aislado por una membrana semipermeable. Asimismo, el adaptador de sensor comprende una estructura de sellado hueca cilindrica, la cual está dispuesta dentro del canal de acomodación coaxialmente con el eje longitudinal de éste último y con la cual el sensor se puede disponer impermeable a gas adyacente a la membrana semipermeable.

Los procesadores y programas se pueden utilizar para monitorear las salidas de sensores y correr los diversos controles. Como se divulga en la Publicación de E.U. No. 20050208473, se puede utilizar software para toma de decisiones que utiliza cambios detectados en el curso de la fermentación. Las decisiones tienen como objetivo determinar lo óptimo para el crecimiento celular, optimizar la producción o degradación de metabolitos o sustratos, determinar los limites de crecimiento bajo diversas combinaciones de condiciones. La invención determina lo óptimo o los limites de una manera más rápida y a menor costo que los métodos tradicionales. La base para las decisiones generadas por computadora pueden ser un primer o segundo cambios derivativos observados tales como puntos de inflexión, limites o tasas permisibles de cambio, o similares. El parámetro medido más común que controla el proceso de la toma de decisiones es el crecimiento ópticamente observado de las células (p.ej., cultivos de células microbianas, animales, o de plantas) bajo estudio. Cualquier otro parámetro medible (p.ej., pH, temperatura, producción de pigmento) se puede utilizar para controlar el proceso (i.e., la variable independiente). Este proceso y variaciones de este proceso a una escala de laboratorio son valiosos para la investigación y el desarrollo, la educación, modelos de plantas piloto, y optimización de bio-manufacturación, incluyendo aumento de escala de volúmenes de producción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE IA INVENCIÓN La presente teenología es un biorreactor integrado que comprende aire, dióxido de carbono, nutrientes, esterilizantes y fuentes neutralizadoras, líneas desde las fuentes a por lo menos un recipiente de cultivo, una línea de cultivo para llevar cultivo de semillas al recipiente, un colector para dirigir el flujo hacia y desde el recipiente de cultivo, luces, sensores y un procesador para controlar las funciones del biorreactor.

En una modalidad, el biorreactor tiene un sistema de esterilización integrado para una esterilización in situ. La teenología permite una limpieza y esterilización automatizadas regulares de un biorreactor con una interrupción mínima en producción. El tiempo de inactividad puede ser menor a 1 hora cada semana. Desde uno hasta una pluralidad de recipientes de cultivo conforman el biorreactor El biorreactor proporciona un aumento en escala controlado, cerrado.

Específicamente, el biorreactor, el cual es para el cultivo de células en un entorno líquido, comprende: - líneas de cultivo, líneas de medio de cultivo, y un colector combinado de gas y esterilizante, las líneas y el colector comprenden válvulas para controlar la dirección del flujo y las tasas de flujo, opcionalmente, válvulas de desahogo de presión para liberar presión y opcionalmente, bombas para mantener la presión; una fuente de dióxido de carbón presurizado, una fuente de aire presurizado y una fuente de esterilizante cada uno en comunicación con el colector; - una fuente de medio de cultivo en comunicación líquida con las líneas de medio de cultivo; - al menos un recipiente, el recipiente comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor, un rociador, una entrada y una salida; - un sistema de transferencia para aceptar un contenedor de cultivo de semillas, el sistema de transferencia en comunicación con un primer recipiente; y un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo, la ejecución de los programas de esterilización, y los incrementos incrementales de volumen de un cultivo en un programa.

Para su uso con cultivos fototróficos o mixotróficos, al menos la pared lateral es transmisora de luz y los recipientes se proporcionan con iluminación cercana a la pared lateral.

El biorreactor puede además comprender una base, en donde la pared lateral comprende sustancialmente contornos verticales y la base está contorneada para unirse con la pared lateral.

El recipiente puede además proporcionarse con reflectores cercanos a la iluminación.

El biorreactor puede además comprender al menos un limpiador, el limpiador comprende un aspa, un brazo y un impulsor, el aspa está ubicado dentro de por lo menos un recipiente y acoplado magnéticamente al brazo, o directamente impulsado, el brazo está configurado para girar alrededor del recipiente, y el impulsor para impulsar la rotación del brazo, de tal manera que en uso, el aspa limpia las paredes laterales dentro del recipiente.

La fuente de esterilizante puede ser una caldera de vapor o un paquete de esterilizante liquido.

El procesador puede programarse para incrementar el volumen de cultivo en una densidad de célula basada en el programa.

El biorreactor puede comprender al menos dos recipientes, en donde el procesador está programado para transferir el cultivo desde un primer recipiente a un segundo recipiente para incrementar el volumen de cultivo.

El biorreactor puede comprender un recipiente, en donde el procesador está programado para agregar un medio de cultivo al recipiente para incrementar el volumen de cultivo.

En otra modalidad, se proporciona un biorreactor, el biorreactor comprende: - líneas de cultivo, líneas de medio de cultivo, y líneas de gas que comprenden válvulas y opcionalmente, bombas; - fuentes de gas en comunicación gaseosa con las líneas de gas; - una fuente de medio de cultivo en comunicación líquida con las líneas de medio de cultivo; - al menos un recipiente de cultivo que comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor de gas en comunicación con la linea de gas, un rociador de medio de cultivo en comunicación con la linea de medio de cultivo, una entrada de cultivo y una salida de cultivo; - un sistema de transferencia impulsado por presión para transferir un cultivo desde un contenedor de cultivo de semillas al recipiente de cultivo; y un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo, los incrementos incrementales en volumen de cultivo y la ejecución de ciclos de esterilización, siendo la mejora un sistema de esterilización integrado para la esterilización in situ del biorreactor.

El sistema de esterilización integrado puede comprender las lineas de gas, una fuente de esterilizante en comunicación con las lineas de gas, y protocolos de ciclos de esterilización programados en el procesador.

La fuente esterilizante puede ser una caldera de vapor.

La fuente esterilizante puede ser un paquete de fluido de esterilización.

El biorreactor puede además comprender un limpiador, el limpiador comprende un aspa, un brazo y un impulsor, el aspa está ubicado dentro del recipiente y acoplado al brazo, el brazo está configurado para girar y el impulsor para impulsar el giro del brazo, de tal manera gue en uso, el aspa limpia las paredes laterales dentro del recipiente.

Al menos la pared lateral puede ser trasmisora de luz, y los recipientes pueden proporcionarse con iluminación cercana a la pared lateral.

También se proporciona un recipiente de biorreactor, el recipiente comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, una base, la base está contorneada para coincidir con la pared lateral, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor de gas para comunicarse con una linea de gas, un rociador de medio de cultivo para comunicarse con una linea de medio de cultivo, una entrada de cultivo y una salida de cultivo, en donde la pared lateral es transmisora de luz y comprende contornos sustancialmente verticales de picos y valles.

El recipiente del biorreactor puede además comprender una capa cercana a la iluminación, los contornes verticales y capas definen los canales de aire.

El recipiente de biorreactor puede además comprender un sistema combinado de bastidor y enfriamiento, el sistema combinado de bastidor y enfriamiento comprende un marco de conductos y al menos un soplador, el soplador está en comunicación gaseosa con una entrada de conducto, el marco de conductos tienen una serie de salidas alineadas con los canales de aire, de tal manera que en uso, se sopla el aire hacia un extremo inferior de los canales y se eleva al tope de los canales de esa manera enfriando el recipiente del biorreactor.

También se proporciona un método controlado por procesador para promover la esterilización en un biorreactor, el biorreactor comprende al menos dos recipientes de cultivo, sensores, lineas de cultivo, lineas de medio de cultivo, un colector combinado de gas y esterilizante, una fuente de esterilizante, y filtros en linea entre el entorno de ambiente y el biorreactor, y un procesador, el método comprende: el procesador que señala un inicio del ciclo de esterilización; llevar el esterilizante a través del colector al biorreactor, al menos de bajada de los filtros en linea; y -señalar un fin del ciclo de esterilización, promoviendo de esa manera la esterilidad en el biorreactor.

El método puede además comprender detectar contaminación, y el procesador señala vaciar un recipiente de cultivo antes de señalar el inicio del ciclo de esterilización.

El método puede además comprender un paso de limpieza entes de señalar el inicio del ciclo de esterilización.

También se proporciona un método controlado por procesador para cultivar células de plantas en un biorreactor, el biorreactor comprende un procesador, una válvula de transferencia que se puede esterilizar para aceptar un contenedor de cultivo de semillas, al menos un recipiente de cultivo con una entrada a la linea de cultivo y una salida de la línea de cultivo, sensores para el recipiente de cultivo, luces, lineas de cultivo entre la válvula de transferencia y dicho al menos un recipiente de cultivo, líneas de medio de cultivo, un colector combinado de gas y esterilizante, una fuente de esterilizante, y filtros en línea entre el entorno de ambiente y el biorreactor, el método comprende: i) unir el contenedor de cultivo de semillas a la válvula de transferencia; ii) el procesador señala un inicio del ciclo de esterilización, controla la transportación de esterilizante a través del colector al biorreactor, al menos de bajada de los filtros en línea, entonces señala un alto al ciclo de esterilización; iii) el procesador señala abrir la válvula de transferencia y señala abrir las líneas de medio de cultivo, controlando de esa manera la transportación del medio de cultivo y cultivo a un primer recipiente; iv) los sensores envían los datos de condición de cultivo al procesador, el procesador controla las condiciones de cultivo; y v) el procesador termina el cultivo e indica vaciar el primer recipiente de cultivo.

El método además puede comprender:· vi) el procesador indica limpiar por lo menos un recipiente de cultivo.

El método además comprende: vii) el procesador controla la transferencia del cultivo vacío a un segundo recipiente de cultivo e indica la abertura de las líneas de medio de cultivo, llenando de esa manera el segundo recipiente de cultivo.

El método además comprende: viii) el procesador indica limpiar los recipientes de cultivo.

En otra modalidad, se proporciona un biorreactor para cultivar células en un entorno liquido, el biorreactor comprende: - líneas de cultivo, lineas de medio de cultivo, y un colector combinado de gas y esterilizante, las líneas y el colector comprenden válvulas para controlar la dirección del flujo y las tasas de flujo, válvulas de liberación de presión opcionales para liberar presión y opcionalmente, bombas para mantener la presión; - un recipiente de cultivo, el recipiente comprende una pared lateral transparente, en donde la pared lateral comprende contornos sustancialmente verticales, una base, la base contorneada para coincidir con la pared lateral, una tapa, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor, un rociador, una salida y una entrada; una fuente de luz dispuesta alrededor de la pared lateral; y un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo y ejecución de los programas de esterilización.

Los contornos de la pared lateral pueden ser crestas y valles, siendo la altura del pico al valle de unos 0.1588 cm (l/16vo de una pulgada) a unos 30.48 cm (12 pulgadas) y la distancia entre los picos de unos 0.1588 cm (l/16vo de una pulgada) a unos 30.48 cm (12 pulgadas).

La altura del pico al valle puede ser de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas) y la distancia entre los picos puede ser de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas).

El biorreactor puede además comprender un sistema de enfriamiento, el sistema de enfriamiento comprende por lo menos un ventilador y una placa de distribución en comunicación con dicho por lo menos un ventilador, la placa de distribución tiene una red para dirigir el flujo de aire hacia cada valle.

El biorreactor puede además comprender una placa de enfriamiento o una camisa de agua de enfriamiento dispuesta debajo de la placa de distribución y para comunicarse con una refrigeración.

El biorreactor puede además comprender una fuente de dióxido de carbono presurizado, una fuente de aire presurizado y una fuente de esterilizante cada una en comunicación gaseosa con el colector.

También se proporciona un método controlado por proceso para promover la esterilización en un biorreactor, el biorreactor comprende; lineas de cultivo, lineas de medio de cultivo, y lineas de gas, las lineas comprenden válvulas y opcionalmente, bombas; - fuentes de gas en comunicación gaseosa con las lineas de gas; - una fuente de medio de cultivo en comunicación líquida con las lineas de medio de cultivo; - al menos un recipiente de cultivo que comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor de gas en comunicación con la línea de gas, un rociador de medio de cultivo en comunicación con la línea de medio de cultivo, una entrada del cultivo y una salida del cultivo; - un sistema de transferencia impulsado por presión para transferir un cultivo desde un contenedor de cultivo de semillas al recipiente de cultivo; - un procesador; y un sistema de esterilización integrado para la esterilización in situ del biorreactor, el método comprende: el procesador indica un inicio del ciclo de esterilización; - transportar el esterilizante a través del sistema de esterilización integrado del biorreactor, al menos de bajada de los filtros en línea; y el procesador indica un final del ciclo de esterilización, promoviendo de esa manera la esterilización en el biorreactor.

El método puede además comprender los sensores que reportan datos al procesador, el procesador que determina la contaminación, y el procesador que señala vaciar un recipiente de cultivo antes de señalar el inicio del ciclo de esterilización.

El método puede además comprender un paso de limpieza antes de señalar el inicio del ciclo de esterilización.

También se proporciona un método controlado por procesador de promoción de esterilización en un biorreactor, el biorreactor comprende: - lineas de cultivo, lineas de medio de cultivos, y un colector combinado de gas y esterilizante, las lineas y el colector comprenden válvulas para controlar la dirección de flujo y las tasas de flujo, válvulas de liberación de presión opcionales para aliviar la presión y opcionalmente, bombas para mantener la presión; - un recipiente de cultivo, el recipiente comprende una pared lateral transparente, en donde la pared transparente comprende contornos sustancialmente verticales, una base, la base contorneada para coincidir con la pared lateral, una tapa, sensores para reportar las condiciones del cultivo, un aspersor, un rociador, una entrada y una salida; una fuente de luz dispuesta alrededor de la pared lateral; y un procesador programado para controlar las condiciones del cultivo y ejecutar los programas de esterilización. el método comprende: el procesador indica un inicio del ciclo de esterilización; transportar el esterilizante a través del colector combinado de gas y esterilizante, al menos de bajada de los filtros en linea; y - señalar un final del ciclo de esterilización, de esa manera promoviendo la esterilización del biorreactor.

El método puede además comprender los sensores que reportan datos al procesador, el procesador que determina la contaminación, y el procesador que señala vaciar recipientes de cultivo antes de señalar el inicio del ciclo de esterilización.

También se proporciona un método controlado por procesador para cultivar células de plantas en un biorreactor, el biorreactor comprende: líneas de cultivo, líneas de medio de cultivo, y líneas de gas, las líneas comprenden válvulas y opcionalmente, bombas; -fuentes de gas en comunicación gaseosa con las líneas de gas; - una fuente de medio de cultivo en comunicación líquida con las líneas de medio de cultivo; - al menos un recipiente de cultivo que comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, sensores para reportar las condiciones de cultivo, un aspersor de gas en comunicación con la línea de gas, un rociador de medio de cultivo en comunicación con la línea de medio de cultivo, una entrada del cultivo y una salida del cultivo; - un sistema de transferencia impulsado por presión para transferir un cultivo desde un contenedor de cultivo de semillas al recipiente de cultivo; un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo, incrementos incrementales de volumen de cultivo y la ejecución de ciclos de esterilización; y un sistema de esterilización integrado para la esterilización in situ del biorreactor, el método comprende: i) unir el contenedor de cultivo de semillas a una primera línea de cultivo; ii) el procesador que señala presurizar del contenedor de cultivo de semillas para transportar el cultivo al recipiente de cultivo; iii) el procesador señala abrir las lineas de medio de cultivo, de esa manera controlando la transportación del medio de cultivo al recipiente de cultivo; iv) el sensor envía los datos de las condiciones de cultivo al procesador, el procesador controla las condiciones del cultivo y controla los incrementos incrementales del volumen de cultivo en el recipiente de cultivo; y v) el procesador termina el cultivo y señala vaciar el recipiente de cultivo.

El método puede además comprender: vi) el procesador señala limpiar el recipiente de cultivo.

El método puede además comprender: vii) el procesador señala la ejecución del ciclo de esterilización.

En otra modalidad se proporciona un biorreactor para cultivar células en un entorno líquido, el biorreactor comprende: -líneas de cultivo, líneas de medio de cultivo, y un colector combinado de gas y cultivo, las líneas y el colector comprenden válvulas para controlar la dirección de flujo y 2 O las tasas de flujo, válvulas de desahogo de presión para liberar la presión y bombas para mantener la presión; - una fuente de dióxido de carbono presurizado y una bomba de aire presurizado en comunicación con el colector; - una fuente de medio de cultivo en comunicación liquida con las lineas de medio de cultivo; - al menos un recipiente, el recipiente comprende una pared lateral, una tapa, un fondo, sensores para reportar las condiciones del cultivo, un aspersor, al menos una entrada y una salida; - una fuente de esterilizante en comunicación con el recipiente; - un sistema de transferencia para aceptar el contenedor de cultivo de semillas, el sistema de transferencia en comunicación con un primer recipiente; y un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo, la ejecución de los programas de esterilización, y los incrementos incrementales de volumen de un cultivo en un programa.

Para cultivos fototróficos y mixotróficos, a lo menos la pared lateral puede ser transmisora de luz y los recipientes pueden proporcionarse con iluminación cercana a la pared lateral.

El biorreactor puede además comprender una base, en donde la pared lateral comprende contornos sustancialmente verticales y la base está contorneada para coincidir con la pared lateral.

Los recipientes pueden además proporcionarse con reflectores cercanos a la iluminación.

El biorreactor puede además comprender al menos un limpiador, el limpiador comprende un aspa, un brazo y un impulsor, el aspa está ubicado dentro de al menos un recipiente y está acoplado magnéticamente al brazo, o se impulsa directamente, el brazo está configurado para girar alrededor del recipiente, y el impulsor está para impulsar la rotación del brazo, de tal manera que en uso, las aspas limpian las paredes laterales dentro del recipiente.

La fuente de esterilización puede ser una caldera de vapor o un paquete de esterilizante en liquido.

El procesador puede programarse para incrementar el volumen del cultivo en una densidad de células con base en el programa.

El biorreactor puede comprender un recipiente, en donde el procesador está programado para agregar medios de cultivo al recipiente para incrementar el volumen del cultivo.

El biorreactor puede además comprender un intercambiador de calor o una camisa de agua para enfriar el recipiente de cultivo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista planar del biorreactor de la presente teenología.

La Figura 2 es un esquema del biorreactor de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista longitudinal en sección del recipiente aumentado a escala de la presente tecnología.

La Figura 4 es una vista longitudinal en sección del recipiente de alimentación de la presente tecnología.

Las Figuras 5A y 5B son vistas longitudinales en sección del limpiador y del limpiador alternativo.

La Figura 6 es un esquema de una segunda modalidad.

La Figura 7 es una vista longitudinal en sección del recipiente de cultivo de alimentación del biorreactor de la Figura 6.

La Figura 8 muestra la pared lateral del recipiente de cultivo de alimentación de la Figura 7.

La Figura 9 es un esquema de la tercera modalidad de un biorreactor.

La Figura 10 es un esquema de la cuarta modalidad de un biorreactor.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Excepto cuando se proporcione expresamente de otra manera, las reglas de interpretación siguientes se aplican a esta especificación (descripción escrita, reivindicaciones y dibujos): (a) todas las palabras utilizadas en este documento deberán interpretarse para ser de tal género o número (singular o plural) conforme lo requieran las circunstancias; (b) los términos singulares "un", "una", "el" y "la", como se utilizan en la especificación y en las reivindicaciones anexadas incluyen referencias plurales a menos que el contexto lo dicte claramente de otra manera; (c) el término antecedente "unos" aplicado a rangos o valores expresados denota una aproximación dentro de la desviación en el rango o valor conocido o esperado en la materia a partir del método de mediciones; (d) las palabras "en este documento", "por medio de este documente", "de este documento", "a este documento", "anteriormente en este documento", y "en lo sucesivo en este documento", y palabras de importancia similar, se refieren a esta especificación en su totalidad y no a cualquier párrafo en particular, reivindicación u otra subdivisión, a menos que se especifique de otra manera; (e) los encabezados descriptivos son solo por conveniencia y no controlarán o afectarán el significado o la interpretación de ninguna parte de la especificación; y (f) "o" y "cualquier" no son exclusivos e " incluir" y "que incluye" no son limitativos. Además, los términos "que comprende", "que tiene", "que incluye", y "que contiene" se deben interpretar como términos no concluyentes (i.e., que significan "que incluye, pero sin limitación,") a menos que se resalte de otra manera.

Hasta el punto en que es necesario proporcionar un apoyo descriptivo, la materia en discusión y/o el texto de las reivindicaciones anexadas se incorporan en este documento como referencia en su totalidad.

La mención de rangos y valores en este documento solo tienen la intención de servir como un método taquigráfico para hacer referencia individualmente a cada valor separado que cae dentro del rango, a menos que se indique de otra manera en este documento, y cada valor separado se incorpora en la especificación como si fuera mencionado individualmente en este documento. Cuando se proporciona un rango especifico de valores, se entiende que cada valor que interviene, hasta la décima parte de la unidad del limite inferior a menos que el contexto lo dicte claramente de otra manera, entre el limite superior e inferior de ese rango y cualquier otro valor expresado o que interviene en ese rango expresado, se incluye en el mismo. Todos los subrangos más pequeños también se incluyen. Los limites superior e inferior de estos rangos más pequeños también se incluyen en el mismo, sujetos a cualquier limite excluido específicamente en el rango expresado.

A menos que se defina de otra manera, todos los términos téenicos y científicos utilizados en este documento tienen el mismo significado que es comúnmente conocido por alguien con conocimiento ordinario en la materia relevante. Aunque también se puede utilizar cualquier método y material similar o equivalente a aquellos descritos en este documento, los métodos y materiales aceptables se describen ahora.

Definiciones: Acuático - en el contexto de la presente tecnología, la acuicultura incluye el cultivo de material biológico en agua fresca, agua salada, agua salobre, salmuera y similares -esencialmente cualquier líquido.

Cultivo - en el contexto de la presente tecnología, cultivo, como en una línea de cultivo o un recipiente de cultivo, se refiere a una combinación de material biológico, medio de cultivo y cualquier químico adicional producido por el material biológico durante el proceso de cultivo. Los cultivos requieren fuentes apropiadas de alimento y energía proporcionadas por el medio de cultivo, y un entorno físico adecuado. Los cultivos de tejido pueden por sí mismos volverse un medio de cultivo para virus, los cuales crecen solo con células vivas. Los cultivos de un solo tipo de células se conocen como cultivos puros, se distinguen de los cultivos mixtos o contaminados.

Célula - en el contexto de la presente teenología, célula significa cualquier célula o células, así como virus o cualquier otra partícula que tiene un tamaño microscópico, p.ej., un tamaño que es similar al de una célula biológica, e incluye cualquier célula procariota o eucariota, por ejemplo, pero sin limitarse a bacterias, hongos, células de plantas y animales. Una célula puede estar viva o muerta. Una célula, como se utiliza en este documento, generalmente está viva a menos que se indique de otra manera. Las células pueden ser una pluralidad de células individuales o pueden ser aglutinamientos, agregados o grupos de células. Las células pueden ser índiferencíadas o diferenciadas, pero no se forman en tejidos.

Tejido - en el contexto de la presente tecnología, tejido significa una agregación de células más o menos similares morfológicamente y funcionalmente.

Sensor - en el contexto de la presente teenología, sensor se define como un dispositivo que puede medir una cantidad medióle. Como ejemplos, un sensor puede ser, pero sin limitación, un detector térmico, un detector eléctrico, un detector químico, un detector óptico, un detector iónico, un detector biológico, un detector electroquímico, un detector magnético, un detector capacitor, un detector de presión, un detector ultrasónico, un detector infrarrojo, un detector de movimiento de microondas, un ojo eléctrico, y un sensor de imagen.

Medio de cultivo - en el contexto de la presente tecnología, medio de cultivo se refiere a un líquido que comprende químicos necesarios para dar soporte al crecimiento y mantenimiento de las células. Los químicos pueden ser nutrientes, que incluyen pero sin limitación, vitaminas, minerales, micronutrientes, aminoácidos. Los químicos también pueden comprender osmótico, una fuente de carbono, extractos biológicos, y amortiguadores. Un medio se puede proporcionar con uno o más analitos para consumirse por una o más células. En algunos casos, el medio de cultivo puede ser simplemente agua salada, en donde el agua salada se define como agua de mar o agua de salmuera de estanque, o puede ser agua salobre.

Planta - en el contexto de la presente teenología, la planta se refiere a cualquier organismo, célula o células que se fotosintetizan.

Aparato: Lista detallada de los componentes principales: 1.Sistema esterilizante; 2.Sistema de tratamiento de agua; 3.Sistema de limpieza in situ (CIP, Clean In-Place); 4.Adición de aire y C02; 5.Sistema de control - Basado en un Controlador Lógico Programable (PLC, Programmable Logic Controller) 6.Contenedor de cultivo de semillas; 7.Recipiente aumentado en escala; 8.Recipiente de alimentación; y 9.Sistema de enfriamiento (como se describe en la "Segunda modalidad") En la Figura 1 se muestra un biorreactor, generalmente denominado como 10. Un contenedor de cultivo de semillas 12 se conecta mediante una primera línea de cultivo 14 a un recipiente aumentado en escala 200, el cual a su vez se conecta mediante de una segunda línea de cultivo 18 a un recipiente de alimentación 300. El contenedor de cultivo de semillas 12 se une de manera transitoria a la primera línea de cultivo 14 mediante una válvula de transferencia que se puede esterilizar 22, o alternativamente, se une directamente al recipiente aumentado en escala 200 mediante la válvula de transferencia 22, otra vez de manera transitoria. Hay un incremento incremental de volumen en los recipientes desde el contenedor de cultivo de semillas 12 al recipiente aumentado en escala 200 al recipiente de alimentación 300. Cada recipiente tiene un segundo fondo 16 para definir una cámara de agua para enfriar los recipientes 200, 300. Esto funciona como un intercambiador de calor.

La Figura 2 es un esquema del biorreactor 10. Se utiliza un generador de vapor 24 para esterilizar el biorreactor 10. Una fuente de aire 26, la cual puede ser un tanque o aire ambiental y un tanque de C02 presurizado 28 se conectan mediante lineas de gas 30 a los inyectores 32 ubicados en el interior 201 del recipiente aumentado en escala 200 y el interior 301 del recipiente alimentador 300. Un procesador 34 controla la transportación de aire y C02 cuando es necesario. Un regulador y un medidor digital de presión 36 se ubican de bajada desde el tanque de C02 28 en la porción de linea de C02 38 de la linea de gas 30. Una válvula 31 se ubica de bajada. Válvulas solenoide de doble posición de tres vías 40 se comunican con el procesador 34 y se ubican en las lineas de gas 30. Una bomba de aire 42 está en la porción de linea de aire 44 de la linea de gas 30 y se calibra para producir una presión entre unos 0.1406 kg/cm2 (2 psi) a unos 1.055 kg/cm2 (15 psi). Una válvula de retención 46 se ubica entre la bomba de aire 42 y una de las válvulas solenoide de doble posición de tres vías 40. Un filtro de vapor in situ de 0.1 pm 48 se ubica de subida desde la válvula solenoide 40. La válvula solenoide 40 separa la linea de aire 44 en una línea de descarga de aire 50 y la linea de aire 44. La linea de C02 38 y la linea de aire 44 se conectan a las válvulas solenoide de tres vías 40 para formar las lineas de gas 30. La linea C02 38, la linea de aire 44, y las lineas de gas 30 forman un colector. Este colector también distribuye vapor o más generalmente, esterilizante, permitiendo una fácil esterilización por vapor de las lineas.

La primera linea de cultivo 14 ingresa al recipiente aumentado en escala 200 por una entrada 203. De bajada desde la válvula de transferencia 22, la primera linea de cultivo 14 tiene una válvula de tres vías 430 que puede operarse manualmente y una válvula de dos vías 432 en linea. La primera linea de cultivo 14 opcionalmente tiene una bomba en linea para presurizar el mecanismo de transferencia.

La segunda linea de cultivo 18 deja el recipiente aumentado en escala a través de una salida 70. Una primera linea de descarga 72 se separa de la segunda linea de cultivo 18. Ambas tienen válvulas de doble vía 74 en la linea de descarga y 76 en la segunda linea de cultivo 18. La segunda linea de cultivo 18 ingresa al recipiente de alimentación 300 por una entrada 301.

Una tercera linea de cultivo 80 deja el recipiente de alimentación 300 a través de una salida 82. La tercera linea de cultivo 80 pasa a través de una bomba en linea 84, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria, y una segunda linea de descarga 86 se separa. Ambas tienen válvulas de doble via -88 en la linea de descarga 86 y 90 en la tercera linea de cultivo 80. Adicionalmente, la tercera linea de cultivo 80 tiene una válvula de retención de una via 92 de bajada. Una salida 94 termina la tercera linea de cultivo 80. En este punto el cultivo de alimentación se proporciona al cliente ya sea como tal, o en una forma concentrada, al incluir un concentrador 96 ya sea de subida o de bajada desde la salida 94. El concentrador 96 puede ser cualquier concentrador adecuado, por ejemplo, pero sin limitación, un sistema centrifugo o de filtración.

Una linea de agua 390 para agua de mar tiene un filtro en linea de 100 mm 392, está unido por dos lineas de nutrientes 394 desde empaques de nutrientes 396 para volverse una linea de medio de cultivo 398 y entonces pasa una fuente de luz ultravioleta (UV) 399 ubicada de bajada. La linea de medio de cultura 398 ingresa a un tanque auxiliar 400 que se suministra con un calentador 402 y un sensor de presión 404. La linea 398 deja el tanque 400 a través de una salida 406, pasa a través de una bomba en linea 408, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria, y una válvula de retención de una via 410 a una válvula de cambio de tres vías 412 que dirige el flujo al recipiente aumentado en escala 200 o al recipiente de alimentación 300. Un primer rociador 414 rocía el contenido de la línea al recipiente aumentado en escala 200. Un segundo rociador 416 rocía el contenido de la línea en el recipiente de alimentación 300. Los rociadores 414 y 416 son preferiblemente boquillas de rocío rotatorias. El procesador 34 controla la válvula de retención de una vía 410 y la válvula de cambio de tres vías 412, las cuales son válvulas solenoides, para controlar el flujo.

Un suministro de agua fresca 430 pasa a través de un filtro de 50 mm 432 e ingresa a un generador de vapor, por ejemplo, una caldera 434. Una primera línea de vapor 436 del generador de vapor 434 ingresa a la línea de C02 38 y la línea de aire 44 en las válvulas solenoides 40. Una segunda línea de vapor 438 ingresa a la línea de agua de bajada desde las líneas de nutrientes 394 y de subida desde la fuente de luz UV 399. Una tercera línea de vapor 440 transporta vapor a la válvula de transferencia 22. Las líneas de vapor, el colector y la integración completa del biorreactor permiten la esterilización in-situ de cualquiera de entre el biorreactor entero, o los recipientes y líneas selectos.

El recipiente aumentado en escala, generalmente denominado como 200 se muestra en la Figura 3. El recipiente aumentado en escala es de unos 200 a unos 2,000 litros, o de unos 500 a unos 1,500 litros ó 1,000 litros y todos los rangos entre los mismos. Si se van a cultivar algas u otro material de planta, al menos las paredes laterales 202 son transparentes o transmisoras de luz. El borde 203 de la pared 202 se forma en una brida 204 y tiene aberturas 206 para aceptar pines 208 para fijar una tapa hermética 210. Conforme el recipiente se limpia con vapor, ambos, el recipiente 200 y la tapa 210 están hechos de material resistente al vapor, por ejemplo, pero sin limitación, fibra de vidrio o un polietileno resistente al calor tal como Tyvar®. La tapa 210 tiene un puerto de acceso 212 para aceptar un sistema de limpieza in-situ (CIP), generalmente denominado como 214. Empaquetaduras 216 se ubican entre la tapa 210 y la brida 204 y entre una brida de CIP 218 de la CIP 414 y la tapa 210.

El recipiente aumentado en escala 200 está equipado con un acceso de fondo 230 sobre o en la cercanía del fondo 231 conectado a las líneas de gas 30 y la salida 70 conectada a la segunda-línea de cultivo 18. La línea de gas 30 termina en un aspersor 232. La primera línea de cultivo 14 ingresa al recipiente aumentado en escala 200 en una pared lateral 202. Un revestimiento de polímero de plástico delgado 234 opcional rodea la pared lateral 202 y está equipado con luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 236. Una superficie reflectante 238 opcional se ubica en un lado exterior del revestimiento 234. Las luces 205 pueden proporcionarse adicionalmente en la tapa 210. Como se muestra en la Figura 2, el recipiente aumentado en escala 200 se proporciona con sensores para reportar las condiciones del cultivo, por ejemplo, pero sin limitación cada uno de un pH 240, densidad óptica 242, temperatura 244, y un sensor de presión 246. Sensores de capacitancia 248 se ubican en un número de profundidades, por ejemplo, dos ubicados a 1/3 Y 2/3 de profundidad, tres ubicados a 1/4, 1/2, 3/4 de profundidad o cuatro ubicados en 1/5, 2/5, 3/5 y 4/5 de profundidad.

El recipiente de cultivo de alimentación, generalmente denominado como 300, se muestra en la Figura 4. El recipiente de cultivo de alimentación es de unos 100 a unos 100,000 litros, o de unos 250 a unos 75,000 litros ó 50,000 litros y todos los rangos entre los mismos. Si se va a cultivar alga u otro material de planta, al menos las paredes laterales 302 son transparentes o transmiten luz. El borde de la pared 303 se forma en una brida 304 y tiene aberturas 306 para aceptar pines 308 para fijar una tapa hermética 310. Conforme el recipiente se lava a vapor, ambos, el recipiente 300 y la tapa 310 se hacen de material resistente al vapor, por ejemplo, pero sin limitación fibra de vidrio o un polietileno resistente al calor tal como Tyvar(R). La tapa 310 tiene un puerto de acceso 312 para aceptar un sistema de limpieza in-situ (CIP), generalmente denominado 416. Empaquetaduras 316 se ubican entre la tapa 310 y la brida 304 y entre una brida de CIP 318 y la tapa 310.

El recipiente de cultivo de alimentación 300 está equipado con un acceso al fondo 330 sobre o en la cercanía del fondo 331 conectado a las líneas de gas 30 y una salida 82 conectada a la tercera línea de cultivo 80. La línea de gas 30 termina en un aspersor 332. La segunda línea de cultivo 18 ingresa al recipiente de cultivo de alimentación 300 por una pared lateral 302. Un revestimiento de polímero de plástico delgado opcional 334 rodea el recipiente 300 y está equipado con luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 336. Una superficie reflectante opcional 338 se ubica en un lado exterior del revestimiento 334. Se pueden proporcionar adicionalmente luces 305 en la tapa 310. Como se muestra en la Figura 2, el recipiente de cultivo de alimentación 300 se proporciona con sensores para reportar las condiciones de cultivo, por ejemplo, pero sin limitación cada uno de un pH 340, densidad óptica 342, temperatura 344, y sensor de presión 346. Sensores de capacitancia 348 se ubican en un número de profundidades, por ejemplo, dos ubicados a 1/3 y 2/3 de profundidad, tres ubicados a 1/4, 1/2, 3/4 de profundidad o cuatro ubicados a 1/5, 2/5, 3/5 y 4/5 de profundidad.

El biorreactor está controlado por el procesador 34. Éste recibe y procesa datos de los diversos sensores (de pH, de densidad óptica, de temperatura, de presión), y coordina la actividad de los solenoides, bombas, limpieza por vapor, iluminación y calefacción. Si se desea, el procesador 34 puede estar hecho para interactuar inalámbricamente con una computadora para permitir un monitoreo y control remotos.

Como se muestra en la Figura 5A, un limpiador, generalmente denominado como 100 es para colocarse en los recipientes aumentados en escala y de cultivo de alimentación 200, 300. Un aspa 102 para ubicarse dentro de los recipientes de cultivo 200, 300 está acoplado magnéticamente a un brazo rotatorio 104 el cual está configurado para moverse alrededor del lado externo de los recipientes 200, 300. Como seria conocido por alguien con experiencia en la materia, el imán 106 y el material magnético 108 pueden estar ubicados de manera intercambiable en el brazo rotatorio 104 y el aspa 102. Alternativamente, el aspa 102 puede impulsarse directamente. El limpiador 100 está contorneado preferiblemente de acuerdo a la superficie interior 110 del recipiente 200, 300, o puede ser flexible, por ejemplo, pero sin limitación, limaduras de hierro recubiertas en una cubierta larga de plástico flexible o cepillos ubicados en el aspa 102. En una modalidad alternativa, como se muestra en la Figura 5B, pequeñas partes flotantes libres 112 están colocadas adentro de los recipientes de cultivo 200, 300. Estas pequeñas partes flotantes libres 112 se llevan por corrientes de gas 114 en el medio de cultivo 116 y mantienen la superficie interior 110 limpia a través de pequeños impactos continuos.

Método El diseño del biorreactor proporciona un tiempo de inactividad mínimo y una máxima eficiencia. Conforme se vacía cada recipiente, ambos, el recipiente y las líneas que guían al mismo se pueden esterilizar. Adicionalmente, todo el reactor se puede limpiar y esterilizar. Una vez que el aumento en escala se comienza, el sistema de cierra y permanece cerrado hasta la recolección, la cual es preferible en una fase tardía del registro, pero puede ser antes o más tarde. En este sistema cerrado (i.e., uno que no requiere transferencias abiertas), el volumen de los recipientes incrementa incrementalmente desde el recipiente de semillas al recipiente aumentado en escala al recipiente de alimentación, en un programa y bajo control del procesador, por tanto se puede contener contaminación en un volumen relativamente pequeño, en comparación con tener un recipiente de cultivo grande lleno con medio de cultivo. También, el nivel de seguridad incrementa conforme el número de válvulas, lineas y recipientes del entorno ambiental incrementa, por tanto entre más grande es el recipiente, más se remueve del ambiente y por lo tanto hay menos posibilidad de contaminación. El medio de cultivo utilizado para limpiar los recipientes pude desecharse o retenerse para aumentar en escala el volumen del cultivo. Si ocurre contaminación en cualquier recipiente el procesador detectará la contaminación, con base en datos de al menos un sensor y controlará el vacio del recipiente. El recipiente puede adicionalmente limpiarse, por el procesador que señala un paso de limpieza antes de que comience el ciclo de esterilización. Esterilizante gaseoso se alimenta a través del biorreactor por medio de las lineas de vapor y del colector. Todas las transferencias son automáticas, reduciendo de esta manera el riesgo de contaminación.

Segunda modalidad Lista detallada de los componentes principales: 1.Sistema esterilizante; 2.Sistema de tratamiento de agua; 3.Sistema de limpieza in-situ (CIP); 4.Adición de aire y C02; 5.Sistema de control - Basado en un Controlador Lógico Programable (PLC, Programmable Logic Controller); 6.Contenedor de cultivo de semillas; 7.Recipiente de cultivo de alimentación; y 8.Sistema de enfriamiento.

La Figura 7 es un esquema de la segunda modalidad de un biorreactor 510. El contenedor de cultivo de semillas 512 se conecta por medio de la primera linea de cultivo 514 a un recipiente de alimentación 600. El segundo contenedor de cultivo de semillas 512 está unido de manera transitoria a la primera línea de cultivo 514, la cual alimenta directamente el recipiente de alimentación 600. La primera línea de cultivo 514 ingresa al recipiente de alimentación 600 por una entrada 603. La primera línea de cultivo 514 tiene una válvula de dos vías 48 en línea.

La línea de aire 516 y la primera línea de cultivo 514 ingresan al contenedor de cultivo de semillas 512 a través de un tapón 518. La línea de aire 516 está conectada a una bomba 4O 520 para bombear aire a la damajuana 512, de esta manera incrementando la presión, y forzando el cultivo a través de la primera línea de cultivo 514. La línea de aire 516, la primera línea de cultivo 514, el tapón 518 y la bomba 520 se denominan colectivamente como sistema de transferencia impulsado por presión. Un generador de vapor 24 se utiliza para esterilizar el biorreactor 510. Una fuente de aire 26, la cual puede ser un tanque o aire ambiental y un tanque de C02 presurizado 28 están unidos por medio de líneas de gas 30 a los inyectores 32 ubicados en el interior 601 del recipiente de alimentación 600. Un procesador 34 controla la transportación de aire y C02 cuando es necesario. Un regulador y medidor digital de presión de gas 36 está ubicado de bajada desde el tanque de C0228 en la porción de la línea de C0238 de la línea de gas 30. Una válvula 31 está ubicada de bajada. Una válvula solenoide de doble posición de tres vías 40 comunica con el procesador 34 y está ubicada en las líneas de gas 30. Una bomba de aire 42 está en la porción de la linea de aire 44 de la línea de gas 30 y está calibrada para producir una presión de unos 0.1406 kg/cm2 (2 psi) a unos 1.055 kg/cm2 (15 psi). Las válvulas de retención 46 están ubicadas en la línea de aire 44 ambas en la línea de succión de aire y en la línea de bombeo de aire. Un filtro de vapor in-situ 48 de 0.1 mm está ubicado de subida desde la válvula solenoide 40. Éste separa la línea de aire 44 en una línea de descarga de aire 50 y la línea de aire 44. La línea de C02 38 y la línea de aire 44 se conectan a las válvulas solenoide de tres vías 40 para formar las líneas de gas 30. La línea C0238, la línea de aire 44, y las líneas de gas 30 forman un colector. Este colector también distribuye vapor o más generalmente, esterilizante, permitiendo una fácil esterilización por vapor de las líneas.

Una línea de agua 390 para agua de mar tiene un filtro en línea de 100 mm 392, y una válvula 393. Está unida por dos líneas de nutrientes 394 desde paquetes de nutrientes 396 para volverse una línea de medios de cultivo 398. Cada línea de nutrientes 394 está equipada con una bomba 408, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria. Un rociador 416 rocía el contenido de la línea hacia el recipiente de alimentación 600. El rociador 416 es preferiblemente una boquilla de rocío rotatoria. Esto es el CIP. El recipiente de alimentación 600 tiene una línea de desahogo de presión 700 con una válvula de desahogo de presión 702 y una bomba de atmósfera 704.

Un suministro de agua fresca 430 pasa a través de un filtro de 50 pm 432 e ingresa a un generador de vapor, por ejemplo, una caldera 434. Una primera línea de vapor 436 del generador de vapor 434 ingresa a la línea de aire 44 entre el filtro 48 y las válvulas de solenoide 40. Una segunda línea de vapor 438 ingresa a la linea de agua de subida desde las líneas de nutrientes 394. Las líneas de vapor, el colector y la integración total del biorreactor permiten una esterilización in-situ de cualquiera del biorreactor completo, o los recipientes y líneas seleccionadas. Las líneas de vapor 436, 438 tienen una válvula de desahogo de presión 439.

Una tercera línea de cultivo 80 deja el recipiente de cultivo de alimentación 600 a través de una salida 82. La tercera línea de cultivo 80 pasa a través de una bomba en línea 84, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria, y una segunda línea de descarga 86 se separa. Ambas tienen válvulas de doble vía -88 en la línea de descarga 86 y 90 en la tercera línea de cultivo 80. Adicionalmente, la tercera línea de cultivo 80 tiene una válvula de retención de una vía 92 de bajada. Una salida 94 termina la tercera línea de cultivo 80. En este punto el cultivo de alimentación se suministra al cliente ya sea como tal, o en una forma concentrada, al incluir un concentrador 96 ya sea de subida o de bajada desde la salida 94. El concentrador 96 puede ser cualquier concentrador adecuado, por ejemplo, pero sin limitación un sistema centrifugo o de filtración.

El recipiente de cultivo de alimentación, generalmente denominado como 600, se muestra en la Figura 7. El recipiente de cultivo de alimentación es de unos 100 a unos 100,000 litros, o de unos 250 a unos 75,000 litros ó 50,000 litros y todos los rangos entre los mismos. Si se va a cultivar alga u otro material de planta, al menos las paredes laterales 602 son transparentes o transmiten luz. La pared lateral 602 es preferiblemente policarbonato. El borde 603 de la pared 602 está formado en una brida 604 y tiene aberturas 606 para aceptar pines 608 para fijar una tapa hermética 610. Como el recipiente se limpia por vapor, ambos, el recipiente 600 y la tapa 610 están hechos de material resistente al vapor, por ejemplo, pero sin limitación, fibra de vidrio o un polietileno resistente al calor tal como Tyvar(R). La tapa 610 tiene un puerto de acceso 612 para aceptar un sistema de limpieza in-situ (CIP), generalmente denominado como 416. Empaquetaduras 616 se ubican entre la tapa 610 y la brida 604 y entre una brida de la CIP 618 y la tapa 610.

El recipiente de cultivo de alimentación 600 está equipado con un acceso de fondo 630 sobre o en cercanía del fondo 631 conectado a las líneas de gas 30 y una salida 82 conectada a la tercera línea de cultivo 80. La linea de gas 30 termina en un aspersor 632. La primera línea de cultivo 514 ingresa al recipiente de alimentación 600 en una entrada 603. Un revestimiento de polímero de plástico delgado opcional 634 rodea el recipiente 600 y está equipado con luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 636. Las luces 605 pueden proporcionarse adicionalmente en la tapa 610. Una superficie reflectante opcional 638 se ubica en un lado externo del revestimiento 634. Como se muestra en la Figura 6, el recipiente de cultivo de alimentación 600 se proporciona con sensores para reportar las condiciones del cultivo, por ejemplo, pero sin limitación a cada uno de pH 640, densidad óptica 642, temperatura 644, y sensor de presión 646. Los sensores de capacitancia 648 se ubican en un número de profundidades, por ejemplo dos ubicados en 1/3 y 2/3 de profundidad, tres ubicados en 1/4, 1/2, 3/4 de profundidad o cuatro ubicados a 1/5, 2/5, 3/4 y 4/5 de profundidad.

Como se muestra en la Figura 8, la pared lateral 602 está formada en crestas dispuestas verticalmente 650 y valles 652. Éstas pueden tener bordes redondeados o afilados y pueden ser onduladas 651 alrededor de sus ejes verticales 653. Los contornos verticales 654 pueden ser, pero sin limitación, ondas, o crestas y valles, o picos y canaletas o tienen forma de acordeón, y son sustancialmente verticales, por ejemplo, el eje vertical es normal al piso, unos 85 grados con relación al piso, unos 80 grados con relación al piso o unos 75 grados con relación al piso. Los contornos verticales 654 funcionan para incrementar el área de superficie de la pared lateral 602 y de ese modo se incrementa la penetración de luz en el recipiente de cultivo de alimentación 600. La altura del pico al valle de los contornos 654 es de unos 0.1588 cm (1/16 de una pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), o unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas) o de unos 7.62 cm (3 pulgadas) y todos los rangos entre los mismos. La distancia entre los picos es de unos 0.1588 cm (1/16 de una pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), o unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas), ó 7.62 cm (3 pulgadas) y todos los rangos entre los mismos. Adicionalmente, los contornos 654 preferiblemente tienen pequeñas corrugaciones 655 para incrementar más el área de la superficie. Una placa de fondo 656 retiene la pared lateral 602 y tiene contornos de placa 658 que corresponden a los contornos 654 de la pared lateral 602.

Alternativamente, la placa de fondo 656 puede tener una ranura contorneada 660 (mostrada en la Figura 8, recuadro) para aceptar la pared lateral 602.

Un sistema de enfriamiento proporciona flujo de aire al espacio entre el recipiente de cultivo de alimentación 600 y luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 636 (Ver Figura 8). Este espacio se denomina como el canal de aire 662. Como se muestra en la Figura 7, los sopladores o ventiladores 664 fuerzan el aire hacia abajo a través de los canales de aire 662, el cual sale entonces desde el fondo 672 de los canales de aire 662. Similarmente, los sopladores o ventiladores fuerzan el aire hacia abajo a través de los canales de aire en los recipientes de la Figura 3 y la Figura 4.

El biorreactor está controlado por el procesador 34. Éste recibe y procesa datos de los diversos sensores (de pH, de densidad óptica, de temperatura, de presión), y coordina la actividad de los solenoides, bombas, limpieza a vapor, iluminación y calefacción. Si se desea, el procesador 34 puede estar hecho para interactuar inalámbricamente a una computadora para permitir el monitoreo y control remoto.

El limpiador y limpiador alternativo se muestran en las Figuras 5A-5B y 6.

Método: El diseño del biorreactor proporciona un tiempo de inactividad mínimo y una eficiencia máxima. Conforme se vacía el recipiente, ambos, el recipiente y las líneas que guían al mismo se pueden esterilizar. Adicionalmente, el biorreactor completo puede lavarse y esterilizarse. Una vez que el aumento en escala comienza, el sistema se cierra y permanece cerrado hasta la recolección, la cual es preferible en una fase tardía de registro, pero puede ser antes o más tarde. Inicialmente, el recipiente de cultivo de alimentación contiene una pequeña cantidad de medio de cultivo. En este sistema cerrado (i.e., uno que no requiere transferencias abiertas), el volumen del medio de cultivo incrementa incrementalmente en un programa, bajo el control del procesador, por tanto la contaminación tiene menor posibilidad de establecerse. Puesto que se agrega menos medio (un vector para contaminación) al inicio del aumento en escala, hay una menor posibilidad de que organismos contaminantes sean agregados antes. Esto limita la cantidad de tiempo en el que los contaminantes se multiplican en el sistema, e incrementa la competencia por recursos, lo cual en promedio producirá significativamente menos cultivos contaminados. El medio de cultivo utilizado para lavar los recipientes se puede desechar o retener para aumentar en escala el volumen del cultivo. Si ocurre contaminación en el recipiente el procesador detectará la contaminación, con base en datos de al menos un sensor y controlará el vacío del recipiente. El recipiente puede adicionalmente limpiarse por medio del procesador que señala un paso de limpieza antes del comienzo del ciclo de esterilización. El esterilizante gaseoso se alimenta a través del biorreactor por medio de las líneas de vapor y del colector.

Tercera modalidad Lista detallada de los componentes principales: 1.Sistema esterilizante; 2.Sistema de tratamiento de agua; 3.Sistema de limpieza in-situ (CIP); 4.Adición de aire y C02; 5.Sistema de control - Basado en un Controlador Lógico Programable (PLC) 6.Contenedor de cultivo de semillas; 7.Recipiente de cultivo; y 8.Sistema de enfriamiento.

Un esquema de una tercera modalidad, generalmente denominado como 700 se muestra en la Figura 9. El contenedor de cultivo de semillas 702 se conecta mediante la primera línea de cultivo 704 al recipiente de cultivo 706. El contenedor de cultivo de semillas 702 está unido de manera transitoria a una primera línea de cultivo 704, la cual alimenta directamente el recipiente de cultivo 706. La primera línea de cultivo 704 ingresa al recipiente de cultivo 706 por una entrada 714.

Una primera línea de aire 710 tiene una fuente de aire 716 la cual puede ser un tanque o aire ambiental. Una bomba 718 fuerza el aire hacia una junta en T 720, a una segunda linea de aire 722 que ramifica desde la primera linea de aire 710 en la junta en T 720. La bomba 718 está calibrada para producir una presión de unos 0.1406 kg/cm2 (2 psi) a unos 1.055 kg/cm2 (15 psi). La segunda linea de aire 722 tiene una válvula manual de doble via 724 y un accesorio 726 de bajada desde la válvula 724 para que un usuario junte una tercera linea de aire 730 con un filtro de aire 732. La tercera linea de aire 730 ingresa al contenedor de cultivo de semillas 702 a través de un tapón 734. La primera linea de cultivo 704 similarmente tiene un accesorio 736 para unir una segunda linea de cultivo 738 que ingresa al contenedor de cultivo de semillas 702 a través del tapón 734. Cuando la válvula 724 se abre y las lineas de aire 706, 722, 730 se presurizan por medio de la bomba 718, el cultivo 740 se fuerza desde el contenedor de cultivo de semillas 702 a la primera linea de cultivo 704 que guía al recipiente de cultivo 706. Las lineas de aire 706, 722, 730, la línea de cultivo 704, 738 y la bomba 718 se denominan colectivamente como el sistema de transferencia impulsado por presión. Alternativamente, la válvula de transferencia 22 descrita anteriormente se puede emplear.

Un tanque de C02 presurizado 744 proporciona C02 a una línea de C02746. Un regulador y medidor digital de presión 748 se ubica de bajada desde el tanque de C02744 en la línea de C02746 y una válvula solenoide de doble posición de tres vías 749 está ubicada de bajada desde el regulador y medidor digital de presión 748. La línea de C02 746 une la primera línea de aire 710 para formar una línea de gas 750, la cual transporta al recipiente de cultivo 706 a través de inyectores o aspersores 752 ubicados en el interior 754 del recipiente de cultivo 706. De subida desde la línea de gas 750, una válvula solenoide de doble posición de tres vías 756 se ubica en la primera línea de aire 710. Un procesador 758 controla la transportación de aire y C02 cuando es necesario por medio de la comunicación con las válvulas 746, 756. Un filtro de 0.1 mm 760 se ubica en la línea de gas 750.

Una línea de agua 762 para agua de mar tiene una válvula solenoide de doble posición 764 y opcionalmente, un filtro ultravioleta en línea. La línea de agua 762 y la línea de gas 750 se conectan para formar una línea común 766 de bajada de la válvula 764. Una válvula de doble posición 768 es de bajada desde la conexión 770. La línea común 766 ingresa al recipiente de cultivo 706 por un rociador 772 que rocía el contenido de la línea común 766 (lo cual es normalmente líquido principalmente, pero, al cerrar la válvula 726 en la línea de agua 762, se puede convertir en una línea de gas) hacia el recipiente de cultivo 706. El rociador 772 es preferiblemente una boquilla de rocío rotatoria.

Dos líneas de nutrientes 774 desde paquetes de nutrientes 776 están cada una equipada con una bomba 778, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria. Las líneas de nutrientes 774 de subida desde la bomba peristáltica 778 son desechables de preferencia. Las líneas de nutrientes 774 ingresan al recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 780.

Una línea esterilizante 782 desde un paquete esterilizador 785 se equipa con una bomba 786, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria. Similarmente, una línea neutralizadora o de desintoxicación 788 está equipada con una bomba 792. Las líneas 782, 788 ingresan al recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 794. La linea de gas 750, la línea común 765 y la línea de esterilizante 782 forman un colector para proporcionar un sistema de esterilización integrado para la esterilización in-situ.

Un filtro de aire bidireccional 795 se extiende desde el recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 794 y funciona como una válvula de desahogo de presión. Una tercera línea de cultivo 800 deja el recipiente de cultivo 706 a través de una salida 802. La tercera linea de cultivo 800 pasa a través de una bomba en linea 804, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria, y una linea de descarga 806 se separa. Ambas tienen válvulas de doble vía - 808 en la línea de descarga 806 y 810 en la tercera línea de cultivo 800. Adicionalmente, la tercera línea de cultivo 800 tiene una válvula de retención de una vía 812 de bajada. Una salida 814 termina la tercera línea de cultivo 800. En este punto el cultivo de alimentación se proporciona al cliente ya sea como tal, o en una forma concentrada, al incluir un concentrador 816 ya sea de subida o de bajada desde la salida 802. El concentrador 816 puede ser cualquier concentrador adecuado, por ejemplo, pero sin limitación un sistema centrífugo o de filtración.

Un paquete de líquido esterilizante 784 contiene esterilizante que es utilizado para esterilizar el biorreactor 700. El esterilizante puede ser una solución débil de hipoclorito de sodio, por ejemplo, 1% en agua. El neutralizador o desintoxicante puede ser un declorizador. El trayecto del esterilizante es como sigue: Esterilizante sale de un paquete de esterilizante 784 y viaja a través de una línea de esterilizante 782, bajo presión que resulta de la bomba 786 al recipiente de cultivo 706 en donde se rocía en el recipiente de cultivo 706 con el rociador 772 (el sistema de CIP). El esterilizante deja el recipiente de cultivo 706 a través del inyector 752 y viaja a través de la linea de gas 750 a la conexión 770, hacia la línea común 766, a través de la válvula abierta 768. Se detiene mediante el filtro 760 y la válvula 762, la cual está cerrada. Entonces re-ingresa al recipiente de cultivo 706 a través del rociador 772, formando un sistema de esterilización integrado para la esterilización in-situ. Una vez que se completa la esterilización, el sistema se neutraliza por el neutralizador. El neutralizador deja el paquete del neutralizador 776 y viaja a través de la línea de neutralizador 788, bajo presión que resulta de la bomba 792 al recipiente de cultivo 706 en donde se rocía en el recipiente de cultivo 706 con el rociador 772 (el sistema de CIP). El neutralizador deja el recipiente de cultivo 706 a través del inyector 752 y viaja a través de la línea de gas 750 a la conexión 770, la cual está cerrada. Entonces re ingresa al recipiente de cultivo 706 a través del rociador 772, formando un bucle cerrado de neutralización.

El recipiente de cultivo, generalmente denominado como 706, es el mismo de la Figura 7 (donde el recipiente de cultivo se denomina generalmente como 600). El recipiente de cultivo es de unos 100 a unos 100,000 litros, o de unos 250 a unos 75,000 litros ó 50,000 litros y todos los rangos entre los mismos. Si se va a cultivar alga u otro material de planta, por lo menos las paredes laterales 602 son transparentes o transmiten luz. La pared lateral 602 es preferiblemente de policarbonato, pero puede ser acrilico o de vidrio. El borde de la pared 602 está formado en una brida 604 y tiene aberturas 606 para aceptar pines 608 para fijar una tapa hermética 610. Como el recipiente se limpia por vapor, ambos, el recipiente 600 y la tapa 610 están hechos de material resistente al vapor, por ejemplo, pero sin limitación fibra de vidrio o un polietileno resistente al calor tal como Tyvar(R). La tapa 610 tiene un puerto de acceso 612 para aceptar un sistema de limpieza in-situ (CIP), generalmente denominado como 416. Empaquetaduras 616 se ubican entre la tapa 610 y la brida 603 y entre una brida de CIP 218 y la tapa 610. Un revestimiento opcional de polímero de plástico delgado 634 rodea el recipiente 600 y está equipado con luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 636. Una superficie reflectante opcional 638 se ubica en un lado externo del revestimiento 634. El recipiente de cultivo 706 se proporciona con sensores para reportar las condiciones del cultivo, por ejemplo, pero sin limitación cada una de pH 640, densidad óptica 642, temperatura 644, y sensor de presión 646. Los sensores de capacitancia 648 se ubican en un número de profundidades, por ejemplo, dos ubicados en 1/3 y 2/3 de profundidad, tres ubicados a 1/4, 1/2, 3/4 de profundidad o cuatro ubicados a 1/5, 2/5, 3/5 y 4/5 de profundidad.

Como se muestra en la Figura 8, la pared lateral 602 se forma en crestas dispuestas verticalmente 650 y valles 652. Pueden ser de borde redondeado o afilado y pueden ser ondulados 651 alrededor de su eje vertical 653. Los contornos verticales 6545 pueden ser, pero sin limitación ondas, o crestas y valles, o picos y canaletas o tienen forma de acordeón, y son sustancialmente verticales, por ejemplo, el eje vertical es normal al piso, unos 85 grados con relación al piso, unos 80 grados con relación al piso o unos 75 grados con relación al piso. Los contornos verticales 654 funcionan para incrementar el área de superficie de la pared lateral 602 y de esa manera incrementar la penetración de luz en el recipiente de cultivo de alimentación 600. La altura del pico al valle de los contornos 654 es de unos 0.1588 cm (1/16 de una pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), ó unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas) o de unos 7.62 cm (3 pulgadas) y todos los rangos entre los mismos. La distancia entre los picos es de unos 0.1588 cm (1/16 de una pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), o de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas), o de unos 7.62 cm (3 pulgadas), y todos los rangos entre los mismos. Adicionalmente, el contorno 654 preferiblemente tiene corrugaciones pequeñas 655 para incrementar más el área de superficie. Como se muestra en la Figura 7 una placa de fondo 656 retiene la pared lateral 602 y tiene contornos de placa que corresponden a los contornos 654 de la pared lateral 603. Alternativamente, la placa de fondo 656 puede tener una ranura contorneada para aceptar la pared lateral 602.

Un sistema de enfriamiento proporciona un flujo de aire al espacio entre el recipiente de cultivo de alimentación 600 y las luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 636 (Ver Figura 8). Este espacio se denomina como el canal de aire 662. Como se muestra en la Figura 7, una serie de sopladores o ventiladores 664 fuerza aire a través de los canales de aire 662, el cual entonces sale del fondo 672 de los canales de aire 662 (Ver Figura 7).

El biorreactor está controlado por el procesador 758. Éste recibe y procesa datos de diversos sensores (de pH, de densidad óptica, de temperatura, de presión), y coordina la actividad de los solenoides, bombas, limpieza, esterilización, neutralización, iluminación y calefacción. Si se desea, el procesador 758 puede estar hecho para interconectarse inalámbricamente a una computadora para permitir un monitoreo y control remotos.

El limpiador y el limpiador alternativo se muestran en las Figuras 5A y 5B.

Un esquema de una cuarta modalidad, generalmente denominado como 800 se muestra en la Figura 10. El contenedor de cultivo de semillas 702 se conecta mediante la primera linea de cultivo 704 al recipiente de cultivo 706. El contenedor de cultivo de semillas 702 se une de manera transitoria a una primera linea de cultivo 704, la cual alimenta directamente el recipiente de cultivo 706. La primera linea de cultivo 704 ingresa al recipiente de cultivo 706 por una entrada 714.

Una primera línea de aire 710 tiene una fuente de aire 716 la cual puede ser un tanque o aire ambiental. Una bomba 718 fuerza el aire hacia una válvula de tres vías 725 a una segunda línea de aire 722 que ramifica desde la primera línea de aire 710 por la válvula de tres vías 725. La bomba 718 se calibra para producir una presión de unos 0.1406 kg/cm2 (2 psi) a unos 1.055 kg/cm2 (15 psi). La segunda línea de aire 722 tiene un accesorio 726 de bajada desde la válvula 725 para que un usuario junte una segunda línea de cultivo 738 que ingresa al contenedor de cultivo de semillas 702 a través del tapón 734. Cuando la válvula 725 está abierta y las líneas de aire 706, 722 se presurizan por la bomba 718, el cultivo 740 se fuerza desde el contenedor de cultivo de semillas 702 a la primera linea de cultivo 704 que lleva al recipiente de cultivo 706. Las lineas de aire 706, 722, la linea de cultivo 704, 738 y la bomba 718 se denominan colectivamente como el sistema de transferencia impulsado por presión. Alternativamente, la válvula de transferencia 22 descrita anteriormente se puede emplear.

Un tanque de C02 presurizado 744 proporciona C02 a una linea de C02 746. Un medidor digital de presión y regulador 748 está ubicado de bajada desde el tanque de C02 744 en la linea de C02746 y una válvula solenoide de doble posición de tres vías 749 se ubica de bajada desde el regulador y medidor digital de presión 748. Un procesador 758 controla la transportación de aire y C02 cuando es necesario por medio de la comunicación con la válvula 749. Una válvula de una vía 761 está de subida desde un filtro de 0.1 mm 760 en la linea de gas 750. La linea de C02746 une la primera linea de aire 710 para formar una linea de gas 750. La linea de gas 750 ingresa a un colector 900 desde el cual una linea de transportación 902 pasa a través de una bomba 804 a un rociador, un aspersor o un inyector 772 ubicados en el interior 754 del recipiente de cultivo 706. El rociador 772 es preferiblemente una boquilla de rocío rotatoria. La bomba 804 es preferiblemente una bomba peristáltica o una bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria Una línea de agua 762 para agua de mar tiene una válvula solenoide de doble posición 764 y un filtro ultravioleta en línea 763. La línea de agua 762, las líneas de nutrientes 774 y la línea esterilizante 782 se conectan para formar una línea común 767 de bajada de la válvula 764 y de subida del filtro ultravioleta 763. La línea común 766 ingresa al recipiente de cultivo 706.

Las dos líneas de nutrientes 774 desde los paquetes de nutrientes 776 están cada una equipada con una bomba 778, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o la bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria. Las líneas de nutrientes 774 que van de subida desde la bomba peristáltica 778 son preferiblemente desechables. Las líneas de nutrientes 774 ingresan al recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 780. Un motor de agitación 777 se ubica por debajo de los paquetes de nutrientes 776 para mantener los nutrientes agitados.

La línea de esterilizante 782 desde un paquete esterilizante 784 está equipada con una bomba 786, la cual es preferiblemente una bomba peristáltica o bomba direccional, pero puede ser una bomba rotatoria. Similarmente, una línea de neutralizador o de desintoxicación 788 de un paquete de neutralizadores y desintoxicantes 790 está equipada con una bomba 792. Las lineas 782, 788 ingresan al recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 794. El paquete de líquido esterilizador 784 contiene esterilizante que se utiliza para esterilizar el biorreactor 700. El esterilizante puede ser una solución débil de hipoclorito de sodio, por ejemplo, de 1% en agua. El neutralizador o desintoxicante puede ser un declorizador.

Un filtro de aire bidireccional 795 se extiende desde el recipiente de cultivo 706 por un extremo superior 794 y funciona como una válvula de liberación de presión. Una línea común 902 deja el recipiente de cultivo 706 a través de una salida 752 ubicada en una apertura 802. La línea común 902 pasa a través del colector 900 y una línea de descarga 806 y una tercera línea de cultivo 800 se separa. Ambas tienen válvulas de doble vía - 808 en la línea de descarga 806 y 810 en la tercera línea de cultivo 800. Una salida 814 termina la tercera línea de cultivo 800.

El recipiente de cultivo, generalmente denominado como 754, es el mismo de la Figura 7 (en donde el recipiente de cultivo se denomina generalmente como 600). El recipiente 754 está equipado con luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 637 y conjuntos de luces fluorescentes 636. Una superficie reflectante opcional 638 se ubica en un lado exterior del revestimiento 634. El recipiente de cultivo 706 se proporciona con sensores para reportar las condiciones del cultivo por ejemplo, pero sin limitación cada uno de densidad óptica 642, de temperatura 644, y sensor de presión 646. Los ventiladores 906 se utilizan para enfriar el aire que rodea el recipiente 754. Un intercambiador de calor de enfriamiento 16 como se muestra en la Figura 1, se utiliza para enfriar el recipiente 754.

Como se muestra en la Figura 8, la pared lateral 602 está formada en crestas 650 y valles 652 dispuestos verticalmente. Éstos pueden tener bordes redondeados o afilados y pueden ser ondulados 652 alrededor de su eje vertical 653. Los contornos verticales 654 pueden ser, pero sin limitación ondas, o crestas y valles, o picos y canaletas o tener forma de acordeón, y son sustancialmente verticales, por ejemplo, el eje vertical es normal al piso, unos 85 grados con relación al piso, unos 80 grados con relación al piso o unos 75 grados con relación al piso. Los contornos verticales 654 funcionan para incrementar el área de superficie de la pared lateral 602 y de ese modo se incremente la penetración de luz en el recipiente de cultivo de alimentación 600. La altura del pico al valle de los contornos 654 es de unos 0.1588 cm (1/16 de pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), o de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas) o unos 7.62 cm (3 pulgadas) y todos los rangos entre los mismos. La distancia entre los picos de unos 0.1588 cm (1/16 de pulgada) a unos 30.48 cm (1 pie), o de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas), o de unos 7.62 cm (3 pulgadas), y todos los rangos entre los mismos. Adicionalmente, los contornos 654 preferiblemente tienen pequeñas corrugaciones 655 para incrementar más el área de la superficie. Como se muestra en la Figura 7 una placa de fondo 656 retiene la pared lateral 602 y tiene contornos de placa 658 que corresponden a los contornos 654 de la pared lateral 602. Alternativamente, la placa de fondo 656 puede tener una ranura contorneada para aceptar la pared lateral 602.

Un sistema de enfriamiento proporciona un flujo de aire al espacio entre el recipiente de cultivo de alimentación 600 y luces de crecimiento de diodos de emisión de luz 636 (Ver la Figura 8). Este espacio se denomina como el canal de aire 662. Como se muestra en la Figura 7, una serie de sopladores y ventiladores 664 fuerzan el aire a través de los canales de aire 662, el cual entonces sale del fondo 672 de los canales de aire 662 (ver la Figura 7).

El biorreactor es controlado por el procesador 758. Éste recibe y procesa datos de los diversos sensores (de pH, de densidad óptica, de temperatura, de presión), y coordina la actividad de los solenoides, bombas, limpieza, esterilización, neutralización, iluminación y calefacción. Si se desea, el procesador 758 se puede hacer para interactuar inalámbricamente con una computadora para permitir un monitoreo y control remotos.

Metodo El diseño del biorreactor proporciona un mínimo de tiempo de inactividad y una máxima eficiencia. Conforme se vacía el recipiente, ambos, el recipiente y las líneas que van al mismo se pueden esterilizar. Adicionalmente, todo el biorreactor se puede limpiar y esterilizar. Una vez que el aumento en escala se comienza, el sistema se cierra y permanece cerrado hasta la recolección, la cual es preferiblemente de fase tardía de registro, pero puede ser antes o más adelante. Inicialmente, el recipiente de cultivo de alimentación contiene una pequeña cantidad de medio de cultivo. En este sistema cerrado (i.e., uno que no requiere de transferencia abierta), el volumen del medio de cultivo incrementa incrementalmente en un programa, bajo el control del procesador, por tanto que la contaminación se puede contener en un volumen relativamente pequeño. Puesto que menos cultivo (un vector para contaminación) se añade al principio del aumento en escala, hay menor posibilidad de que organismos contaminantes se agreguen antes. Esto limita la cantidad de tiempo en que los contaminantes se multiplican en el sistema, e incrementa la competencia por recursos, lo cual en promedio producirá significativamente menos cultivos contaminados. El medio de cultivo utilizado para limpiar los recipientes puede desecharse o retenerse para aumentar en escala el volumen del cultivo. Si ocurre contaminación en el recipiente el procesador detectará la contaminación, con base en datos de al menos un sensor y controlará el vacio del recipiente. El recipiente puede adicionalmente limpiarse mediante el procesador que señala el paso de limpieza antes de que el ciclo de esterilización comience. Se alimenta esterilizante en liquido a través del biorreactor por medio de un sistema de recirculación de bucle cerrado.

Todos los métodos descritos en este documento se pueden realizar en cualquier orden adecuado a menos de que se indique de otra manera en este documento o en su defecto claramente contradicho por el contexto. El uso de cualquiera y todos los ejemplos, o del lenguaje ejemplar (p.ej., "tal como") que se proporcionan en este documento, es con la intención de solamente iluminar mejor las modalidades de ejemplo y no para plantear una limitación del alcance de la invención reivindicada a menos de que se afirme de otra manera. Ningún lenguaje en la especificación debe interpretarse como si indicara que cualquier elemento no reivindicado es esencial.

Las ventajas de las modalidades ejemplares descritas en este documento pueden realizarse y alcanzarse por medio de los instrumentos y combinaciones señalados particularmente en esta descripción escrita. Debe entenderse que la descripción general que antecede y la siguiente descripción detallada son solo ejemplares y explicativas y no son restrictivas de las reivindicaciones de más adelante. Aunque se describen modalidades de ejemplo en detalle, la descripción que antecede es en todos los aspectos ilustrativa y no restrictiva. Se entiende que otras numerosas modificaciones y variaciones se pueden concebir sin alejarse del alcande de la modalidad de ejemplo. Por ejemplo, un intercambiador de calor puede estar integrado en el sistema de enfriamiento, el filtrado del agua que ingresa al sistema integrado se puede hacer utilizando filtros en linea en cada sistema integrado, o utilizar un tambor rotatorio más grande o un filtro micrón de pantalla rotatoria para filtrar agua para un número de sistemas integrados. Los tamaños de los poros de los filtros son tamaños aproximados, por ejemplo un filtro de 1 mm puede ser de unos .05 pm a unos .15 mm, un filtro de 1 pm puede ser de unos .5 a unos 1.5 pm, un filtro de 50 pm puede ser de unos 25 pm a unos 75 pm, y un filtro de 100 pm puede ser de unos 75 pm a unos 150 pm, o unos 75 pm a unos 125 pm y todos los rangos entre los mismos. La filtración puede combinarse con otros métodos conocidos para remover o eliminar contaminantes, de ya sea alga, plancton, o bacterias o puede reemplazarse con otros métodos. El filtrado de UV se puede hacer utilizando un filtro grande para numerosos sistemas integrados, o en nuestro caso integrar un filtro de UV individual con cada sistema integrado. Como será de conocimiento para alguien experimentado en la materia, la esterilización puede efectuarse por otros esterilizantes aparte de vapor y por lo tanto el generador de vapor y diversas lineas se pueden reemplazar con tanques químicos, por ejemplo, pero sin limitación tanques de óxido de etileno u ozono. El biorreactor puede utilizarse para agua fresca, agua salada, salmuera, agua salobre y cualquier otro líquido que se pueda utilizar como el fluido en cultivos de biorreactor. Entre los cultivos de algas se encuentra isochrysis, nannochloropsis, pavlova, tetraselmis, o cualquiera de entre la variedad de especias estándar de industria. Un cultivo mezclado incluye un nannochloropsis para un sistema de producción de rotifera, o un nannochloropsis e isochrysis para el sistema de producción de rotifera. También se pueden utilizar como un fermentador. Los paquetes de nutrientes pueden contener una fuente de carbohidrato, tal como glucosa. Si la contaminación es un problema recurrente, un recipiente adicional se puede agregar al sistema con un volumen que es más grande que el recipiente que precede y más pequeño que el siguiente recipiente, en otras palabras, tener un incremento incremental de volumen. Aunque las modalidades descritas tienen uno o dos recipientes, una serie de recipientes en el rango de desde tres, a cuatro, a cinco o más recipientes se contempla. Un número de aspersores se puede emplear para asegurar una mezcla apropiada. Éste es especialmente relevante en la modalidad alternativa cuando la profundidad de los valles incrementa. Como seria de conocimiento de alguien experimentado en la materia, los componentes descritos en una modalidad pueden utilizarse en otras modalidades. El procesador se puede programar para incrementar incrementalmente un volumen de cultivo en una densidad de célula con base en un programa o un programa de tiempo.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un recipiente de biorreactor, el recipiente comprende: una pared lateral, en donde la pared lateral incluye una pluralidad de contornos sustancialmente verticales y es transmisora de luz; una tapa; un fondo, la pared lateral, una tapa y un fondo definen un interior; una base, la base contorneada para coincidir con la pared lateral; una pluralidad de sensores para reportar las condiciones de cultivo; un aspersor de gas en el interior para tener comunicación con una linea de medio de cultivo; una entrada de cultivo y una salida de cultivo.

2. El recipiente de biorreactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de contornos sustancialmente verticales son una pluralidad de picos y valles que están colocados verticalmente.

3. El recipiente de biorreactor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, además comprende una pluralidad de luces dispuestas verticalmente cercanas a una superficie exterior de la pared lateral.

4. El recipiente de biorreactor de acuerdo con la reivindicación 3, además comprende una capa cercana a las luces, la pluralidad de picos y valles y la capa definen una pluralidad de canales de aire.

5. El recipiente de biorreactor de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la capa es una capa reflectante.

6. El recipiente biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque una altura de pico a valle es de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas) y la distancia entre los picos de unos 2.54 cm (1 pulgada) a unos 15.24 cm (6 pulgadas).

7. El recipiente de biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, además comprende un sistema combinado de soporte y enfriamiento, el sistema combinado de soporte y enfriamiento comprende un marco de conductos y por lo menos un soplador, el soplador tiene comunicación gaseosa con una entrada al conducto, el marco de conductos tienen una serie de salidas alineadas con los canales de aire, de tal manera que en uso, el aire se hace soplar hacia un extremo inferior de cada uno de la pluralidad de canales y se levanta a un extremo tope de cada uno de la pluralidad de canales enfriando de esa manera el recipiente de biorreactor.

8. Un biorreactor para cultivar células en un entorno liquido, el biorreactor comprende: - una pluralidad de líneas de cultivo, una pluralidad de líneas de medio de cultivo y un colector esterilizante, las líneas y el colector comprenden una pluralidad de válvulas para controlar la dirección de flujo y tasas de flujo, opcionalmente, por lo menos una válvula de desahogo para liberar presión y opcionalmente, por lo menos una bomba para mantener la presión; - una fuente de dióxido de carbono presurizado, una fuente de aire presurizado y una fuente de esterilizante cada una en comunicación con el colector; - una fuente de medio de cultivo en comunicación líquida con las líneas de medio de cultivo; y - por lo menos un recipiente, el recipiente comprende: una pared lateral, en donde la pared lateral incluye una pluralidad de contornos sustancialmente verticales; una tapa; un fondo, la pared lateral, tapa y fondo definen un interior; una pluralidad de sensores para reportar las condiciones de cultivo; un aspersor en el interior; un rociador en el interior; una entrada; y una salida.

9. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque por lo menos la pared lateral es transmisora de luz y dicho al menos un recipiente se proporciona con una fuente de iluminación cercana a la pared lateral.

10. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, además comprende una base, en donde la pared lateral comprende una pluralidad de crestas y valles dispuestos verticalmente y la base se contornea para coincidir con la pared lateral.

11. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, en donde dicho al menos un recipiente además se proporciona con al menos un reflector cercano a la fuente de iluminación.

12. Un biorreactor para cultivar células en un entorno liquido, el biorreactor que comprende: - una pluralidad de lineas de cultivo, una pluralidad de lineas de medio de cultivo, y un colector, las lineas y el colector comprenden una pluralidad de válvulas para controlar la dirección de flujo y tasas de flujo, opcionalmente, por lo menos una válvula de desahogo de presión para liberar presión y opcionalmente, por lo menos una bomba para mantener presión; - un recipiente de cultivo, el recipiente que incluye: una pared lateral transparente, en donde la pared lateral comprende una pluralidad de contornos sustancialmente verticales; una base, la base está contorneada para coincidir con la pared lateral; una tapa, la pared lateral, base y tapa definen un interior; por lo menos un sensor para reportar las condiciones de cultivo; un aspersor en el interior; un rociador en el interior; una entrada; y una salida; y - una pluralidad de luces cercanas a una superficie exterior de la pared lateral.

13. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque los contornos de la pared lateral son una pluralidad de crestas y valles, que tienen una altura de cresta a valle de unos 0.1588 cm (l/16vo de pulgada) a unos 30.48 cm (12 pulgadas) y una distancia entre las crestas de unos 0.1588 cm (l/16vo de una pulgada) a unos 30.48 cm (12 pulgadas).

14. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, además comprende una capa cercana a la pluralidad de luces, las crestas y valles y la capa definen una pluralidad de canales de aire.

15. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 14, además comprende un sistema de enfriamiento, el sistema de enfriamiento comprende por lo menos un ventilador y una placa de distribución que tiene comunicación con dicho al menos un ventilador, la placa de distribución tiene una red para direccionar el flujo de aire hacia cada uno de la pluralidad de canales de aire.

16. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la capa es una placa reflectante.

17. El biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, además comprende una fuente de dióxido de carbono presurizado, y una fuente de aire presurizado cada uno en comunicación gaseosa con el colector.

18. El biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, además comprende una placa de enfriamiento dispuesta debajo de la placa de distribución y para tener comunicación con una fuente de refrigeración.

19. El biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, además comprende un procesador programado para controlar las condiciones del cultivo, la ejecución de programas de esterilización, e incrementos incrementales del volumen de un cultivo en un programa.

20. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 14, además comprende un sistema combinado de soporte y enfriamiento, el sistema combinado de soporte y enfriamiento comprende una red de conductores y al menos un soplador, el soplador tiene comunicación gaseosa con una entrada de conducto, la red de conductos tiene una serie de salidas alineadas con la pluralidad de canales de aire, de tal manera que en uso, se sopla aire hacia el extremo inferior de los canales y se levanta a un extremo superior de los canales de esa manera enfriando el recipiente biorreactor.

21. El biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 20, además comprende un limpiador, el limpiador comprende una pluralidad de partes flotantes libres.

22. El biorreactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el procesador está programado para incrementar el volumen de cultivo en una densidad de células con base en el programa.

23. Un biorreactor para cultivar células en un entorno liquido, el biorreactor comprende: - al menos una linea de cultivo, al menos una linea de medio de cultivo, y un colector, las lineas y el colector comprenden al menos una válvula para controlar la dirección de flujo y tasas de flujo, al menos una válvula de desahogo de presión para liberar presión y al menos una bomba para mantener la presión; - una fuente de dióxido de carbono presurizado y una fuente de aire presurizado que tienen comunicación con el colector; - una fuente de medio de cultivo que tiene comunicación liquida con dicha al menos una linea de medio de cultivo; - al menos un recipiente, el recipiente que comprende: una pared lateral, en donde la pared lateral incluye una pluralidad de crestas y valles dispuestas verticalmente para definir una pluralidad de canales de enfriamiento de aire; una tapa; un fondo, la pared lateral, tapa y fondo definen un interior; sensores para reportar las condiciones de cultivo; un aspersor en el interior; una entrada y una salida; - una fuente de esterilizante que tiene comunicación con el recipiente; - un sistema de transferencia para aceptar un contenedor de cultivo de semillas, el sistema de transferencia tiene comunicación con el recipiente; y un procesador programado para controlar las condiciones de cultivo.

24. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque la pared lateral es transmisora de luz y el recipiente se proporciona con al menos una fuente de luz cercana a la pared lateral.

25. El biorreactor de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque el recipiente se proporciona además con un reflector cercano a la fuente de luz.

26. Un método controlado por procesador para cultivar células de plantas en el biorreactor de acuerdo con la reivindicación 25, el método comprende: i) transportar un cultivo de semillas al recipiente; ii) los sensores envían datos de condición de cultivo al procesador, el procesador controla las condiciones de cultivo; y iü ) el procesador termina el cultivo.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 26, además comprende: iv) el procesador señala vaciar el recipiente de cultivo.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 27, además comprende: v) el procesador señala limpiar el recipiente de cultivo.