Download - Geometría e Instrumentación
FERMENTADORES
El biorreactor, es sin duda, uno de los equipos fundamentales de la microbiología industrial. Es el recipiente donde se realiza el cultivo, y su diseño debe ser tal que asegure un ambiente uniforme y adecuado para los microorganismos.
Las "tareas" que realiza el biorreactor pueden resumirse del siguiente modo:
1. Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de cultivo a fin de prevenir la sedimentación o la flotación.
2. Mantener constante y homogénea la temperatura y el pH. 3. Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. 4. Suministrar oxígeno a una velocidad tal que satisfaga el consumo 5. El diseño debe ser tal que permita mantener el cultivo puro; una vez que todo
el sistema ha sido esterilizado y posteriormente sembrado con el microorganismo deseado.
En su definición más simple, los biorreactores son recipientes en los cuales se llevan a cabo reacciones bioquímicas y/o bioprocesos, ya sea con enzimas, microorganismos o con células vegetales y animales, viables y no viables. Todas estas especies se conocen como biocatalizadores.
Fermentador
Tanque agitado
Mezclados por aire
CLASIFICACIÓN
motor
camisaagitador
deflectores
deflectores
Consisten en un recipiente cilíndrico con un rotor central el cual poseen paletas adheridas a un eje central.
Por su versatilidad y simpleza es el más utilizado tanto en cultivos continuos como por lotes.
En las paredes del recipiente se encuentran adheridos los baffles, que evitan la formación del vortex y romper las líneas de flujo.
TANQUE AGITADO
EL RECIPIENTE
1.Debe ser esterilizable 2.Resistente a la corrosión 3.Construido con materiales que no sean tóxicos 4.Vidrio de espesor apropiado 5.Acero inoxidable 6.Entrada/salida de aire o gases 7.Entrada del medio de cultivo y salida del producto obtenido 8.Alimentación del inóculo 9.Líneas de muestreo 10.Sistemas de agitación mecánica
Sensor de pH
Sonda de Espuma
Medidor de Velocidad
Sello
Cuerpo del fermentador
Desespumante
Bomba Peristáltica
VálvulaFiltro de
Aire
Baffles
Impulsor
Difusores
TANQUE AGITADO
Los biorreactores utilizados a nivel laboratorio son construidos de vidrio, generalmente con vidrios de borosilicatos, por su transparencia, lisura, no porosidad, inercia química.
CUERPO DEL FERMENTADOR
Los tanques empleados a nivel piloto e industrial normalmente son construidos de acero inoxidable y en algunos casos acero dulce cubierto con vidrio o epoxi fenoles.
Los de acero inoxidable son soldados en atmósferas de argón para evitar soldaduras porosas de mala calidad y lograr un acabado tipo espejo.
Sistema de mezclado
Impulsores
Baffles
Radial
Axial
RushtonCanaleteAnclaTurbina curvada
Difusores
DEFLECTORES O BAFFLES
Los baffles son láminas verticales de metal unidas a la pared del tanque que previenen la formación de vórtices, mejorando así el mezclado. Generalmente es suficiente colocar cuatro bafles regularmente espaciados.
POSICIÓN DE LOS DEFLECTORES
Para líquidos de baja viscosidad, los
bafles se colocan perpendicularmente a
la pared.
Los baffles también pueden colocarse separados de la pared o
formando un ángulo. Estas disposiciones evitan la sedimentación y
reducen la formación de zonas donde el mezclado no es efectivo
(zonas muertas).
motor
camisaagitador
deflectores
deflectores
DIFUSORES
Los difusores son dispositivos usados
para introducir aire dentro del tanque
directamente bajo el impulsor
inferior. El aire normalmente es
suministrado por compresores (1-4
atm) y esterilizado.
Hay distintos tipos de difusores: de
pipeta, de anillo, de araña, múltiple,
de disco, entre otros. La mayoría de
ellos son construidos de acero
inoxidable.
Ejemplos de Tipos de Difusores
Una de las partes fundamentales de un tanque agitado es el agitador, el cual crea un cierto tipo de flujo dentro del sistema, dando lugar a que el líquido (o componentes esenciales para el cultivo) circule por todo el recipiente y vuelva de vez en cuando al agitador.
Este dispositivo va instalado sobre un eje suspendido que es accionado por un motor que a veces se encuentra conectado directamente al mismo, pero comúnmente el motor está conectado a una caja reductora de velocidad la cual finalmente acciona el eje.
IMPULSORES
VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL EJE
En todos los fermentadores es importante monitorear la velocidad de rotación (rpm) del eje.
Generalmente se emplean tacómetros, que pueden utilizar inducción electromagnética, generación de voltaje, sensores de luz o fuerzas magnéticas como mecanismos de detección.
El dispositivo entre el eje del agitador y el cuerpo del fermentador es necesario para trabajar en condiciones asépticas. Este dispositivo es el sello mecánico; el cual tiene dos partes, una estacionaria en la tapa del tanque, la otra parte rota en el eje y los dos componentes se mantienen juntos mediante resorte o fuelles que se expanden.
Los impulsores tienen dos funciones principales:1. Disminuir el tamaño de las burbujas de aire para aumentar la transferencia de oxígeno.2. Mantener un medio uniforme, eliminando gradientes de concentración, temperatura, pH y otras
propiedades.
Los impulsores se clasifican como de flujo axial o de flujo radial dependiendo de la dirección que toma el líquido que sale del impulsor.
Existen impulsores que presentan ambas características de flujo simultáneamente (flujo mixto).
Función De Los Impulsores
TIPOS DE IMPULSORESLos impulsores se dividen en dos clases. Los que generan corrientes paralelas al eje del impulsor que se denominan impulsores de flujo axial; y aquellos que generan corrientes en dirección radial tangencial que se llaman impulsores de flujo radial.
IMPULSORES DE FLUJO RADIAL
Las palas de estos impulsores están situadas en forma paralela al eje vertical del agitador y del tanque.
El líquido es despedido radialmente desde el impulsor contra las paredes del tanque donde se divide en dos corrientes, una que fluye hacia la parte superior del tanque y otra hacia el fondo.
Flujo producido por un impulsor de tipo radial en un tanque con deflectores
Ejemplos de Impulsores Que Desarrollan Flujo Radial
Turbina Rushton Canalete
Ancla Disco variadoTurbina curvada
IMPULSORES DE FLUJO AXIAL
En general, este tipo de impulsores tienen palas que forman un ángulo inferior a 90º con el plano de rotación y generan un movimiento axial techo-fondo que impide el depósito de sedimentos en el fondo del tanque.
El fluido que abandona el impulsor es lanzado hacia abajo hasta alcanzar el suelo del tanque, posteriormente se expande sobre el suelo y fluye hacia arriba a través de las paredes antes de retornar al impulsor.
Ejemplos de Impulsores de Flujo Axial
HéliceTornillo
helicoidal
Turbina de palas inclinadas
Los tres tipos principales de agitadores son, de hélice, de paletas, y de turbina.
AGITADORES DE HÉLICES
Es un agitador de flujo axial, que opera con velocidad elevada y se emplea para líquidos poco viscosos. Las corrientes de flujo, que parten del agitador, se mueven a través del líquido en una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo o las paredes del tanque.
La columna de remolinos de líquido de elevada turbulencia, que parte del agitador, arrastra en su movimiento al líquido estancado, generando un efecto considerablemente mayor que el que se obtendría mediante una columna equivalente creada por una boquilla estacionaria.
TIPOS DE AGITADORES
Las palas de la hélice cortan o friccionan vigorosamente el líquido. Debido a la persistencia de
las corrientes de flujo, los agitadores de hélice son eficaces para tanques de gran tamaño. En
tanques de gran altura, pueden disponerse dos o más hélices sobre el mismo eje, moviendo
el líquido generalmente en la misma dirección. A veces dos agitadores operan en sentido
opuesto creando una zona de elevada turbulencia en el espacio comprendido entre ellos.
AGITADORES DE PALETAS
Para problemas sencillos, un agitador eficaz está formado por una paleta plana, que gira sobre un eje vertical. Son corrientes los agitadores formados por dos y tres paletas.
Las paletas giran a velocidades bajas o moderadas en el centro del tanque, impulsando al líquido radial y tangencialmente, sin que exista movimiento vertical respecto del agitador, a menos que las paletas estén inclinadas. Las corrientes de líquido que se originan se dirigen hacia la pared del tanque y después siguen hacia arriba o hacia abajo.
Las paletas también pueden adaptarse a la forma del fondo del tanque, de tal manera que en su movimiento rascan la superficie o pasan sobre ella con una holgura o anchura muy pequeña.
AGITADORES DE PALETA
AGITADORES DE TURBINA
La mayor parte de ellos se asemejan a agitadores de múltiples y cortas paletas, que giran
con velocidades elevadas sobre un eje que va montado centralmente dentro del tanque.
Las paletas pueden ser rectas o curvas, inclinadas o verticales. El rodete puede ser
abierto, semicerrado o cerrado.
Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo de viscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas, que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado.
En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas, de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientes principales son radiales y tangenciales.
Las componentes tangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar por medio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que el rodete sea más eficaz.
A. Agitadores para laboratoriosB. Agitadores para reactores montaje lateral con sello mecánicoC. Agitadores verticales con caja reductora de velocidad, montaje por medio de bridaD. Agitadores portátiles con motor neumático montaje por medio de pinzaE. Agitadores portátiles con motor eléctrico con caja reductora de velocidad montaje por medio
de pinzaF. Agitadores montados en tripie, fijos o móviles con motor eléctrico o motor neumático,
directos o con caja reductora de velocidad
OTROS TIPOS DE AGITADORES:
A) Diferentes Tipos de propelas para una aplicación en particular
B) Propela tipo turbina para homogenización
C) Propela expandible para recipientes de cuello estrecho, las aspas se elevan al girar la
flecha
D) Propela tipo marina para agitar producto y/o enfriarlo a velocidades moderadas
E) Disco Cawler para dispersión, triturarlo y/o corte del producto
F) Disco saw, utilizado para triturar producto como frutas, grumos etc.
TIPOS DE PROPELAS:
En lugar del tradicional agitador en hélice, se esta utilizando un nuevo sistema vibrador. Un potente electroimán mueve uno o varios discos perforados hacia arriba y hacia abajo.
La principal ventaja es una mezcla eficiente y una aireación del medio de cultivo. Mantiene el interior del frasco totalmente aislado del exterior mediante una membrana de silicona de bajo costo. No se necesitan baffles (deflectores).
Este tipo de agitación es, a su vez, más suave con las células y evita la formación de vórtices y de espuma.
La frecuencia de vibración es controlada por un microprocesador y puede ser variada dentro de un amplio rango.
La entrada de aire se efectúa a través de varios capilares fijados en el disco inferior.
AGITACIÓN MEDIANTE VIBRACIÓN
La importancia de la instrumentación de un biorreactor prototipo radica en la necesidad de tener en los cultivos un control que permita optimizar el proceso.
Idealmente, los sensores deben de estar en línea, para medir las propiedades físicas del cultivo, estos sensores deben ser esterilizables para asegurar la asepsia del proceso.
Sin embargo, no todas las mediciones pueden ser hechas en línea, algunas medidas fuera de línea, requieren de tomar muestras y analizarlas, lo cual consume tiempo y hace lenta la respuesta de control (biomasa, sustrato, metabolitos, etc.).
SISTEMAS DE MEDICION Y CONTROL EN BIOREACTORES
SISTEMAS DE MEDICIÓN Y CONTROL EN BIORREACTORES.
SENSORES EN UN BIOREACTOR
Control del proceso de la fermentación
El control de un parámetro en particular se lleva a cabo mediante un sensor que mide una propiedad y un controlador que compara esta medida con un valor fijo predeterminado y que activa el equipo hasta ajustar ambos valores.
Tipos de controladores:
1.- controladores feed-back - tipo on/off - tipo pulso-pausa on/off - tipo modulado
2.- controladores feed-forward 3.- controladores adaptables
Sensor de Temperatura
Son semiconductores hechos de mezclas de óxidos de hierro o níquel. Presentan un gran cambio en la resistencia con cambios pequeños de temperatura. Son relativamente económicos, muy estables y dan resultados reproducibles.
Una hélice bimetálica enrrollada se dilata y gira con cambios en la temperatura, los cuales son registrados en un gráfico. Son más caros que los termómetros de mercurio y menos correctos
Se basan en cambios en la resistencia eléctrica de los metales debido a variaciones en la temperatura. Se emplea un alambre de platino cubierto de un marco de mica o cerámica. No son muy exactos, poseen una rápida respuesta, normalmente están encerrados en una cubierta de acero inoxidable.
En este sistema, un sensor se utiliza para medir la temperatura dentro del fermentador. La señal eléctrica es recibida por una unidad de control que determina si la temperatura esta dentro de un rango adecuado o si la misma está más alta o más baja de lo prevista. Dentro de unos parámetros establecidos para la desviación, el controlador activará la válvula de vapor en caso de requerirse aumentar la temperatura; en el caso de que se requiera una disminución de temperatura, se activará la válvula que permite el paso de agua fría; por último, en el caso en que la temperatura se encuentre dentro del rango aceptable, tanto la válvula de vapor como la de agua fría permanecerán cerradas.
Radiador Patentado IR (Infrarrojo)
con un reflector parabólico bañado en oro se utiliza para calentar el medio de cultivo. La radiación calórica (150 W) se concentra en el fondo del frasco donde es absorbida por el medio de igual forma que el sol calienta el agua.
A diferencia de los calentadores que se colocan directamente en el medio, éste no produce sobrecalentamiento del medio. Gracias a la baja capacidad calórica de la fuente de IR, la temperatura puede ser controlada más eficazmente y se reducen los excesos de temperatura (overshoot).
SENSORES DE TEMPERATURA ACTUALES
El sensor de temperatura está integrado en el sensor de pH y es utilizado al mismo
tiempo para una corrección automática de los valores de pH y pO2.
Fig. 8.3. Patrón oscilatorio de temperatura cuando la válvula se encuentra en On/Off.
Mientras que en 8.4. muestra la variación de la temperatura cuando la válvula de c ontrol
de temperatura se encuentra abierta.
Un sensor se utiliza para establecer la medida de pH. La señal
eléctrica del sensor es recibida por el controlador que determina
la acción a seguir según el valor de pH y el rango de operación de
esta variable de control.
Si el pH es más bajo que el permitido en la lógica de control, el
controlador activará la bomba de base introduciendo medio
alcalino que permita subir el pH.
1.En el caso de que el pH sea más alto de lo establecido en el
criterio de control, se activará la bomba de ácido y el pH bajará.
2.En el caso de que el pH esté dentro del rango permitido, ambas
bombas permanecerán desactivadas
SENSOR DE pH
La medición del pH se lleva a cabo mediante electrodos de referencia de vidrio combinado que se basan en medidas potenciométricas de la concentración de iones hidrógeno.
Los electrodos pueden ser de plata/cloruro de plata con cloruro de potasio como electrolito.
El pH puede ser controlado con la adición de cantidades apropiadas de amonio o hidróxido de sodio si las condiciones del medio son ácidas, y ácido sulfúrico o clorhídrico si las condiciones son alcalinas.
SESOR DE pH EN EQUIPOS ACTUALES.
La medición de pH se hace por medio de un electrodo esterilizable que se
combina con un sensor de temperatura con un enchufe múltiple Variopin,
puede ser esterilizado sin ninguna protección.
La calibración del electrodo en dos puntos es semiautomática. La adición de
ácido o base es controlada por un microprocesador. El índice de flujo de las
bombas PRECIFLOW, MULTIFLOW, HiFLOW o MAXIFLOW varía entre 0 y 100%,
lo cual hace el control de pH más preciso que la típica conmutación on/off de
las bombas con velocidad fija.
En el caso en que una fermentación sea aeróbica, se requiere un sistema de control para el oxígeno disuelto.
En estos casos se establece una cantidad mínima de oxígeno disuelto en la cual se activarán elementos de control para aumentar la cantidad de oxígeno presente en el medio. Estos elementos pueden ser compresores o válvulas de aire.
SENSOR DE OXÍGENO DISUELTO
También los sistemas de control de oxígeno disuelto pueden aumentar la velocidad de agitación, causando turbulencia lo que ayuda a exponer más área de superficie del líquido al aire y así aumentar la transferencia de oxígeno al medio.
MEDICIÓN Y REGULACIÓN DEL O2
Un electrodo esterilizable tipo Clark mide la concentración
del oxigeno disuelto con una membrana reforzada especial,
logrando un mejor tiempo de respuesta.
El microprocesador realiza una calibración semiautomática
en dos puntos con control automático de temperatura.
La regulación del oxigeno disuelto se obtiene con la
variación del caudal del aire.
La concentración de oxígeno en los fermentadores se mide generalmente mediante electrodos de oxígeno disuelto. Existen dos tipos que son los de uso común:
Electrodos galvánicos. Electrodos polarográficos.
En ambos tipos existe una membrana permeable al oxígeno, este difunde a través de la membrana hacia el cátodo, donde reacciona y produce una corriente entre el ánodo y el cátodo proporcional a la presión parcial de oxígeno disuelto o tensión de oxígeno existente en el líquido (no proporcional a la concentración de oxígeno disuelto).
Cátodo
Solución Electrolítica
Membrana
Transferencia de Oxígeno
Seno del Líquido
ELECTRODO GALVANICO
Poseen un ánodo de plomo, un cátodo de plata e hidróxido, cloruro, bicarbonato o acetato de potasio como electrolito.
La membrana localizada en la punta del electrodo puede ser de teflón, polietileno o poliestireno.
Tiene baja velocidad de respuesta (60 seg.) para alcanzar un 90% del valor de la concentración real.
Son adecuados para monitorear pequeños cambios en la concentración de oxígeno.
Son muy sensibles a los cambios de temperatura y tienen una vida limitada debido a la corrosión del ánodo.
Normalmente son de tamaño compacto y de bajo costo.
ELECTRODO POLAROGRÁFICO
Tienen ánodos de plata polarizados negativamente con respecto a cátodos de referencia de oro o platino y cloruro de potasio como electrolito.
Su tiempo de respuesta va de 0.005 a 15 seg. Para un 95% del valor de la concentración real.
Son muy precisos, aunque 600% más caros que los galvánicos.
Costo de mantenimiento bajo ya que sólo la membrana necesita ser reemplazada.
(A) Ánodo de Plata.
(B) Electrodo de Referencia de Ag/AgCl.
(C) Electrolito de KCl.
(D) Membrana de Teflon.
(E) Anillo de Goma
(F) Fuente de Voltaje.
(G) Instrumento Electrónico para las Medidas de la Salida Actual.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES:
1.Tiempos bajos de respuesta (s)
2.Termoesterilizables, inocuos a las células y al caldo
3.Fácil calibración y recalibración, cuya señal sea estable por tiempos prolongados
4.Poseer elementos de transducción eléctrica p/transmitir la señal a indicadores, graficadores y sistemas de control automático
5.Bajo costo y larga duración
Similar a lo establecido anteriormente funcionan otros sistemas de control. Por ejemplo, en
ocasiones es necesario que el fermentador tenga algún tipo de sistema que controle la
formación de espuma (antifoam control system). Estos sistemas pueden ser mecánicos o
pueden añadir algún compuesto químico (antiespumante) que disminuya la tensión
superficial del medio en que se fermenta, evitando la acumulación de espuma.
CONTROL DE ESPUMA
Los métodos para detectar la espuma y la
adición de antiespumantes depende del
proceso y de consideraciones económicas.
Normalmente una sonda de acero
inoxidable es insertada en la parte superior
del tanque. Cuando la espuma asciende y
toca la punta de la sonda una corriente
pasa a través del circuito de la sonda. La
señal activa una bomba o una válvula y el
antiespumante es rociado.
Bomba
Sonda
Cronómetro
Detector
Deposito de Antiespuma
nte
ANTIESPUMANTES:
GRASAS Ó ACEITES VEGETALES
SILICONAS
CARACTERÍSTICAS DESEABLES:
1.NO METABOLIZABLES POR LAS CÉLULAS
2.NO TÓXICO
3.EFECTO DURADERO
4.NO AFECTE LA RECUPERACIÓN DEL METABOLITO
5.ACTIVO A BAJAS CONCENTRACIONES
6.BAJO COSTO
FERMENTADOR DE TANQUE AGITADO
S ensor de pH
S ensor de T emperatura
S ensor de O xígeno D isuelto
S onda de E spumaMedidor de Velocidad
S ello
C uerpo del fermentador
DesespumantesB omba Peristáltica
Válvula
Filtro de A ire
B affles
Impulsores
D ifusores
Otra forma de eliminar la
espuma es mediante
discos, propelas o cepillos
unidos al agitador los
cuales rompen la espuma
cuando ésta entra en
contacto con dichos
accesorios.
FILTROS DE AIRE
Los filtros de aire son empleados para que el aire de entrada se mantenga bajo condiciones de asepsia y así evitar posibles contaminaciones, mientras que el aire de salida debe filtrarse cuando no se desea la liberación de organismos del cultivo al medio ambiente.
Se pueden emplear filtros de lana de vidrio, fibra de vidrio u otro material empaquetado que atrapa físicamente las partículas, o filtros de membrana plegada fabricados con éster de celulosa, nylon polisulfona u otros materiales.
FILTROS DE AIRE
El caudal de aire puede ser programado entre 0 a 5 l/min en etapas de 0.1l. Se puede
utilizar un preciso caudalímetro másico para gas.
La medición es independiente de la variación de presión y temperatura del aire.
El aire utilizado puede ser filtrado por un filtro PTFE (Teflón). Si fuera
necesario se puede usar un condensador Peltier para eliminar el vapor de
agua. Este condensador no utiliza agua de refrigeración.
Entrada de aire
Salida de aire
Ejemplos de Filtros de Aire
FILTROS DE MEMBRANA DE CELULOSA
Las válvulas son usadas para controlar el caudal de líquidos o gases en las
tuberías. Deben ser adecuadas para operar asépticamente. Los materiales de
construcción deben ser capaces de tolerar las condiciones de temperatura,
presión y ser resistentes a los componentes químicos utilizados.
Algunas de las válvulas que pueden ser utilizadas para condiciones asépticas o no
asépticas son:
1. Válvulas de mariposa.
2. Válvula de sujetador.
3. Válvulas de diafragma.
VÁLVULA DESCRIPCIÓN
De mariposaConsiste en un disco que gira alrededor de un eje. El disco se choca contra un sello que impide el paso del líquido. Se emplea en tuberías de diámetros grandes y no es adecuada para condiciones asépticas.
De sujetadorUna manga flexible es cerrada por un par de barras sujetadoras, el mecanismo de cierre esta aislado del contenido de la tubería. Es conveniente para operación aséptica. La manga flexible debe cambiarse cuando se halla gastado.
De diafragma Como la válvula de sujetador también hace uso de un cierre flexible (diafragma). Es conveniente para operación aséptica.
TIPOS DE VÁLVULAS
SUMINISTRO Y CONTROL DE FLUJOS
Las bombas peristálticas soluciona problemas de movimiento de fluidos en la mayor parte de
las industrias. Como el fluido sólo está en contacto con el tubo no con empaquetaduras o
pistones ni ninguna otra parte mecánica se asegura un bombeo libre de contaminaciones.
BOMBAS PERISTÁLTICAS
RELACIÓN ALTURA DIÁMETRO DE 3:1 HASTA 6:1 (En reactores muy altos se instalan placas horizontales perforadas para evitar coalescencia de burbujas y lograr mejor redistribución del aire)
NO PRESENTAN ESTRUCTURAS MECÁNICAS INTERNAS
uL = 0.9 (g Dt uG )exp 0.33 uL= Vel lineal del líquido g=gravedad ug= vel superficial del aire ug = Fg / área transversal
tm = H / D (g uG Dexp-2) exp -0.33 H=Altura de la columna de burbujas
BIORREACTORES DE COLUMNA
EJEMPLOS DE BIORREACTORES DE COLUMNA
1. Los niveles de cizalla son muy inferiores que en los reactores agitados
2. Las corrientes de flujo están bien definidas debido a la separación física de las corrientes
ascendentes y descendentes
3. La separación de las corrientes y la aireación específica en el riser provoca un cambio en la
densidad entre la zona de ascenso y la de descenso, lo que favorece el mezclado
BIORREACTORES DE TIRO O CORRIENTE DE AIRE O CIRCUITO
hT / Dt = 8 – 20
Dd = 1.5 – 3 Dt
La elevada altura provoca:
1.Mayor tiempo de residencia de las burbujas
2.Mayor presión hidrostática en la zona del difusor
La zona de desfoge tiene como funciones:
a)Adicionar volumen al rector (head space)
b)Reducir la formación de espuma
c)Minimizar la recirculación de burbujas a través del down comer
hT
Células Inmovilizadas
El fermentador de células inmovilizadas es uno usualmente en forma tubular con una
matriz porosa en su interior, la cual es tratada químicamente para que las células del
microorganismo seleccionado se adhieran a las paredes de los poros.
Luego de permitir el crecimiento de las células de microorganismo dentro de la matriz, la
alimentación se introduce al reactor y la misma mantiene contacto con las células de
microorganismo mientras esta pasa a través de los poros.
La velocidad de la alimentación debe ser adecuada para que el sustrato mantenga
suficientemente tiempo de contacto con las células adheridas y reaccione totalmente.
APLICACIÓN DE BIORREACTORES DE COLUMNAS
DEFINICIÓN Células físicamente confinadas en un espacio físico.
Retención de sus actividades catalíticas.
A veces su viabilidad es mantenida..
Usadas en forma continua y repetida.
TIPOS DE INMOVILIZACIÓN
a) Adsorción superficial (células animales)
b) Auto agregación (Lodos Activados)
c) Confinamiento en barrera
d) Atrapamiento en matriz porosa
VENTAJAS
1. Si se utiliza un soporte poroso, la
densidad celular será tal que permitirá
un buen rendimiento.
2. Se elimina una etapa de separación.
TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS
TANQUE AGITADO
1. Flexible y adaptable2. Amplia gama de intensidad de la
mezcla.3. Puede manejar los medios de
Comunicación de alta viscosidad.
1. Alto consumo de energía2. Daños células sensibles a la corte3. Los altos costos de equipos
COLUMNA DE AIRE
1. Sin partes móviles2. Simple3. Bajos costos de equipos4. La concentración de células de alta
1. mala mezcla2. Exceso de espuma.3. Limitado al sistema de baja
viscosidad
AIR LIFT
1. Sin partes móviles2. Simple3. De gas de alta eficiencia de
absorción4. Buena transferencia de calor
1. Mala mezcla2. Exceso de espuma3. Limitado al sistema de baja
viscosidad
Comparación de los tipos de fermentadoresComparación de los tipos de fermentadores
