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Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático
APLICACIONES EN BIORREACTORES
CÁTEDRA
: BIOTECNOLOGIA
CATEDRÁTICO
: Ing. POMALAYA VALDEZ, José
ESTUDIANTES
SEMESTRE
: UNTIVEROS MALPARTIDA, Susan Pamela
: VII
”
BIORREACTORES ENZIMATICA
APLICADOS
EN
BIOTECNOLOGIA
MICROBIANA
Y/O
PRODUCCION DE BIOMASA Y/O SUS ENZIMAS Y PRODUCCION DE ALIMENTO NUTRITIVO POR ACCION MICROBIANA Y/O SUS ENZIMAS.
1. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA Y FLUJO NORMAL (BLIN-1) APLICACIONES: Este reactor tiene la ventaja de ser de construcción simple, tener bajo
costo y haber probado ser utilizable en procesos de producción de biomasa microbiana y/o sus enzimas, especialmente de tipo bacteriano, con sustratos solubles y a concentraciones menores al 2%, con ligera formación de espuma y que requieran de condiciones aeróbicas. Está comprobado que los reactores tipo “loop” son más eficientes energéticamente que los reactores agitados mecánicamente, debido a que generalmente solo es suficiente la aplicación de aire comprimido tanto para el suministro óptimo de oxigeno como para lograr la homogenización necesaria eliminando la necesidad de una agitación mecánica. Este modela es más eficiente en la producción de biomasa y proteasas que otros modelos que también se describen. Es posible que esta ventaja se derive del mejor y constante mezclado que se logre por el sistema de aireación implementado y por la configuración característica de este modelo, que permita la existencia de una zona de configuración característica de este modelo, que permita la existencia de una zona de estancamiento (zona de reacción bacteria- sustrato y/o enzima – sustrato) más eficiente. Por lo tanto un biorreactor “loop” de circulación interna y flujo normal, resulta ser más
ventajoso que un biorreactor loop de circulación interna y flujo invertido en la producción de biomasa bacteriana y/o sus enzimas, por la eficiente trasferencia ascendente de oxígeno, cuando se utiliza sustratos solubles. También este modelo ha resultado útil en otros tipos de procesos aeróbicos, tal como, en la desulfuración y biosolubilizacion microbiana de carbón de piedra antracita, la que fue mucho mejor con carbón de piedra al 30%, en medio brock kargi modificado, a temperatura ambiente y pH 6.5; eficiencia que podría incrementarse ejecutándose algunas adecuaciones adicionales de este tipo de biorreactores que permitan un patrón y tasa de flujo de mayor consistencia y homogeneidad.
2. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA Y FLUJO INVERTIDO (BLII-2) APLICACIONES: Este reactor es de construcción simple y tiene bajo costo. Ha resultado de
menor eficiencia en la producción de biomasa microbiana y/o enzimas, especialmente proteasas, que los reactores con sistemas de agitación mecánica y el BLIN-1 que tiene
aireación central, probablemente porque el patrón de recirculación que se logra en el BLII-2 es constante, y el riesgo de formación de espuma es mayor, y/o no facilita el rompimiento de esta. Se sabe que a mayor formación de espuma dentro de un reactor, se provoca una mayor lisis celular bacteriana y/o inactivación de enzimas.
3. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA FLUJO NORMAL Y ZONA ESTANCADA (BLINZE-3) APLICACIONES: A pesar que su construcción requiere de mayor costo que los modelos
BLIN-1 Y BLII-2, su uso es recomendable e ideal en producción de biomasa bacteriana y/o enzima, especialmente proteasas, a partir de sustratos proteicos solubles (harina de soya, etc.) con ligera formación de espuma y en condición aeróbicas. Este reactor es significativo más eficiente en la producción bacteriana y/o enzimática que otros modelos que se describen después y tan solo muy ligeramente superior con respecto al BLIN-1. Este ventaja probablemente se debe a que su geometría especial le permite ostentar proporciones nuevas que le brindan cualidades ventajosas tal como la relación del tubo de succión al arreglo interno de la zona de estancamiento del producto y que reduce el riesgo a la disminución de la concentración de biomasa microbiana viable por fuerzas de corte altas de procesos degradativos.
4. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA FLYJO INVERTIDO Y ZONA ESTANCADA (BLIIZE-4) APLICACIONES: Este reactor es recomendable para tratamiento de desechos orgánicos. Ha
demostrado ser más eficiente que el de BLINZE-3 en el tratamiento de efluentes de curtiembres. Su ventaja radicaría en su diseño interior; especialmente porque su cortador de espuma se encuentra encima de la zona de estancamiento (zona de acumulo de sustrato recirculante y degradado). Donde por el intenso proceso degradativo que ocurre se genera gran cantidad de espuma. Este reactor también resulto eficiente en la producción de biomasa bacteriana y/o enzimas, pero es menos eficiente que los modelos BLINZE-3 Y BLIN- 1. Probablemente las diferencias entre los modelos BLINZE-3 Y BLIIZE-4, radican en que en este ultimo la fuerza de caída es mayor y el tiempo de reacción – sustrato y/o enzima – sustrato es menor. Edemas el arreglo interno y en especial la zona de estancamiento del primero le permiten el mayor acumulo del producto formado, libre de biomasa y/o sus enzimas que el BL IIZE-4, generándose un menor contacto con de los productos con el sustrato, ayudando más bien a generar una reacción enzima- sustrato más eficiente que el que se ve el BLIIZE-4.
5. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA CON AGITADOR HELICE Y CORTADOR DE ESPUMA (BLIIIC-5) APLICACIONES: Este reactor es útil para la producción de biomasa de microorganismos
sensibles a una aireación intensa, como es el caso con algunos hongos y bacterias micro aérobicas. También es útil cuando se utiliza sustratos de baja solubilidad, cuando se requiere de fuerza de corte relativamente baja. En la producción de biomasa bacteriana y de proteasas a partir de harina de soya con BACILLUS SP en condiciones aeróbicas resulto menos eficiente que con el BLIN-1 y el modelo BLINZE-3.
6. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA CON AGITADOR TURBINA Y CORTADOR DE ESPUMA (BLITC-6) APLICACIONES: Este reactor ha demostrado tener la misma aplicabilidad que el reactor
BLIHC-5 por tener muy similar funcionamiento con dicho biorreactor. Tanto el módulo BLIHC-5 Y BLITC-6 han demostrado tener la misma eficiencia que el reactor BLII-2, cuando se utiliza sustratos solubles y en condiciones aeróbicas.
7. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA, FLUJO NORMAL, COMPACTO CON CORTADOR DE ESPUMA (BLINCC-7) APLICACIONES: A pesar del diseño interno especial de este modelo, en principio es muy
similar al BLIN-1. Su geometría y ratios permiten trabajar adecuadamente en sustratos solubles y ligeramente solubles con gran formación de espuma. Aunque los biorreactores con alteración central son recomendados para producción de biomasa y/o sus enzimas, este diseño no a resultado tan ventajoso en la producción de “QUERATINASAS”,
especialmente cuando se utilizan queratina en forma insoluble pre-tratada físicamente, proveniente de plumas de aves. Para la producción de queratinasas, este modelo se mostró mucho menos eficiente que otros modelos que se escriben más adelante. Es probable que esto se deba a que el sistema de aireación central con la tasa de flujo aplicada genera el desplazamiento rápido del sustrato hacia la parte superior su retención y acumulación en esta zona, de manera que no desciende a la misma velocidad y la recirculación se desfasa lo que provoca al poco tiempo de su funcionamiento la separación total de fases. Quedando demostrado que no todo reactor con aireación central es recomendable para la producción de enzimas tal como proteasas preferentemente cuando se usa un sustrato de poca solubilidad baja densidad y alta hidrofobicidad.
8. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA, FLUJO INVERTIDO, COMPACTO CON CORTADOR DE ESPUMA (BLINCC-8) APLICACIÓN: Este reactor tiene los mismos principios de diseño y aplicación que el
modelo BLINCC-T7, por lo tanto también sus mismas desventajas por lo que es aplicable para los procesos planteados para el modelo BLII-2; con la ventaja que por su especial ratio Ht/Dt, es más eficiente para sustratos con gran formación de espuma.
9. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA CON AGITADOR TURBINA Y CORTADOR DE ESPUMA MODIFICADO (BLITCM-9) APLICACIÓN: Este biorreactor tiene aplicación similar al modelo BLITC-6 su ventaja radica
en un ratio HT/DT cercano a 1 así como los ratios Dt/DT y DC/DT menores. Igualmente cuenta con suficiente espacio en la parte superior del interior del tanque que cubre las exigencias de ciertos sustratos pocos solubles que no requieren de incorporación de oxígeno para producción de biomasa y/o sus enzimas, cuyos productos generan y acumulan espuma. También pueden ser usados en la bioconversión microbiana y/o enzimática anaeróbica de sustratos proteicos poco solubles e casos que no se requiera de incorporación de oxígeno y que su eficiencia sea menor que las obtenidas con otros modelos; de manera que puede ser utilizado como sustrato la queratina (plumas de pollo pre-tratadas físicamente).
10. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA CON AGITADOR HELICE Y CORTADOR DE ESPUMA MODIFICADO (BLIHCM-10) APLICACIÓN: Su importancia radica en que es más eficiente para procesos degradativos de
bioconversión alimenticia tipo bacteriano y/o enzimático. Especialmente cuando se utiliza bacterias y/o sus enzimas (extracto crudo enzimático, no purificado) en procesos que en condiciones aeróbica haya la posibilidad de peligrosa acumulación de sustancias secundarias tóxicas y principalmente cuando se utilizan sustratos de baja solubilidad (como la queratina a partir de las plumas de pollo pre-tratadas físicamente) en proceso que no requieren de la incorporación de oxígeno y tan solo de un sistema de acuerdo a los fines de obtención de un subproducto proteico donde las condiciones aérobicas incrementan el consumo de los aminoácidos esenciales liberados durante la misma degradación en si. En muchos de los procesos en los que ese usa sustratos solubles no existe diferencia significativa en la perfomance del reactor respecto al tipo de agitador que se use. Sin embargo, este modelo es más eficiente en proceso en los que se utiliza sustratos de baja solubilidad como es el tratamiento y/o bioconversión de desechos avícolas industriales: “La queratina de plumas de pollo pre-tratadas físicamente”, que requieren de un agitador
tipo hélice. Probablemente, esta diferencia significativa se deba a la vigorosa turbulencia que se pueda producir con este tipo de sustrato. El modelo BLIHCM-10, es más eficiente con éste tipo de sustratos que el modelo BLINHC5, gracias específicamente a sus proporciones únicas que lo convierten en un reactor más compacto, permitiendo con ello, una más alta y constante tasa de flujo, dando lugar a una mayor productividad en ausencia de oxígeno. Es recomendable para un buen funcionamiento del biorreactor modelo BLICM-10, establecer y controlar el nivel de gases producidos en condiciones anaeróbicas para optimizar la salida de estos.
11. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA, FLUJO INTERNO CON AGITADOR HELICE Y CORTADOR DE ESPUMA (BLIHHC-11) APLICACIÓN : Su importancia radica en ser un modelo eficaz en procesos dagradativos de
bioconversión alimenticia tipo bacteriano y/o enzimático. Especialmente cuando se utilizan bacterias y/o enzimas en los procesos en los que previamente se haya determinado que en condiciones aeróbicas no exista la probabilidad de peligrosa acumulación de sustancias secundarias tóxica. Es extremadamente; más eficiente cuando el sustrato a utilizar tiene baja solubilidad como la queratina obtenida a partir plumas de pollo pre-tratadas físicamente también es aplicado para bioconversión de tipo enzimáticas en que la presencia de oxígeno favorece a la recirculación del sustrato. La transformación de sustratos solubles con diferentes tipos de agitación no presenta diferencia significativa en este reactor. Sin embrago si hay diferencia significativa entre la agitación con turbina y hélice en procesos donde se usan sustratos de baja solubilidad como la queratina obtenida de plumas de pollo pre-tratados físicamente, El diseño y geometría BLIIHC-11 es más eficiente en la degradación y/o bioconversión de sustratos de baja solubilidad que los modelos BLII-2, BLITC-6, BLINCC-7 y BLIICC-8 y mucho más que el BLIHCM-10, siempre que se utilice como inóculo a células bacterianas no formadoras de sustancias secundarias tóxicas en condiciones aeróbicas.
12. BIOREACTOR LOOP DE CIRCULACION INTERNA, FLUJO INTERNO CON AGITADOR TURBINA Y CORTADOR DE ESPUMA (BLIITC-12) APLICACIÓN: El reactor BLIIHC-12 es más eficiente cuando se usan para sustratos
altamente degradables y solubles en comparación a los modelos BLII-2, BLIICC-8 y mucho más que el BLIHCM-10, especialmente en procesos que se requiere de la incorporación de oxígeno y de un sistema de agitación como es el caso de la producción de un consorcio bacteriano para el tratamiento de un desecho pesquero (sanguaza).
Procesos que por razones de costos, operatividad, costo de beneficio, disponibilidad energética son más ventajosos que los bioprocesos anaeróbicos para las plantas pesqueras. Su importancia radica por ser un modelo más eficaz por ser un modelo eficaz que usan especialmente desechos industriales para la producción de biomasa y/o enzimas, siendo recomendable su uso por el perfecto mezclado que se logra con sustratos solubles. Este reactor resulta ideal para fluidos fermentativos con relativamente baja carga orgánica, como el caso de biodegradación del caso sanguaza de pescado. La sanguaza ha podido ser desde un DBO inicial de 4430 a 464 mg O 2/L procesos llevado a cabo en aproximadamente 120 horas y a una temperatura ambiental de aprox. 25°C resultado apropiado para la producción de Bacillus thuingiensis , bioinsecticida de amplio uso; especialmente con la utilización de sanguaza a la dilución de 1/10 pH 6.5 y a una temperatura entre 26°C y 30°C. Este biorreactor también permite la producción de la bacteria bioinsecticida Bacillus sphaericus utilizando sanguaza enriquecida con la levadura de cerveza a pH 6.5 y una temperatura entre 28°C y 32°C.
BIOREACTORES APLICADOS EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. 1. BIORREACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE (BAFA-13) APLICACIÓN: Entre las características distintivas de las exitosas operaciones BAFA-13
están en las siguientes: se pueden lograr altas tasa de flujo, altas cargas hidroeléctricas, buena sediméntales, elevadas concentraciones de biomasa (30000 a 80000 mg/L) y la excelente separación solido-liquido con apropiada granulación. Su eficiencia puede mejorarse por el uso del calcio a la concentración de 350 mg/L, lográndose una eficiente disminución del DBO al lograrse una significativa inmovilización de la biomasa y la subsecuente formación de floculos o granulos. Este reactor es recomendable e ideal para lograr una significativa disminución del DBO del agua residual. El modelo permite la inducción de la formación de floculos biológicos y la adición de metales en trazas permite un incremento de la actividad de la biomasa bacteriana y/o enzimas. Este modelo ha sido usado área determinar el efecto del calcio sobre la demanda bioquímica de oxigeno de la aguas servidas .Se han desarrollado diversos sistemas de tratamiento anaeróbico de alto rendimiento; las cuales normalmente se escogen por ser más económicas, en términos de investigación, operación y mantenimiento.
2. BIORREACTOR DE LECHO FIJO CON EMPAQUE NATURAL(BLFEN-14) APLICACIÓN: El biorreactor de lecho fijo empacado, con soporte natural (BLFEN-14) y y
flujo descendente resulto útil en investigación sobre el efecto del p11 en el tratamiento biológico de las aguas residuales tratadas por biofiltracion, una característica distintiva exitosa de este tipo de biorreactor es su capacidad para combatir el mal olor de los efluentes de las plantas industriales de tratamiento convencional. En los biofiltros, el agua contaminada es obligada a atravesar una capa de exposición específica provista de macro poros para la colonización y desarrollo de microorganismos para formar las biomoleculas. La tasa de la materia orgánica oxidable eliminada en un biofiltro, depende directamente del tiempo de residencia, por el que se recomienda un filtro profundo que tenga material poroso de las mínimas dimencione4s posibles para conseguir un tiempo óptimo y un flujo constante que permita un máximo de rendimiento. El Ph de un biofiltro debe estar generalmente en un rango de 6.8 a 7.4 aunque son muy comunes los valores de un rango 6.5 y7.5 resultando el pH 7 óptimo para el tratamiento biológico por biofiltracion que se aplicara para todo tipo de aguas residuales que presentan características a los provenientes de los ambientes universitarios. La aireación es de vital importancia es todo cuando es suministro en las cantidades suficientes para que aseguren la cantidad bilógica.
3. BIORREACTOR UASB-3 APLICACIÓN: El biorreactor UASB-3 que puede integrar el sistema ananox, es aplicable en
el tratamiento de afluentes con alto DBO, presentando como características ventajosas si alta velocidad de clarificación y decantación, esto gracias a los gránulos anacrónicos desarrollados con respecto a los biorreactores de modelo de tipo de tanque “agitado y loop”.
No hay muchos estudios relacionados al flujo de recirculación de biorreactores UASB, hasta donde se conocía era del 5L/min en un biorreactor de 200 metros cúbicos. De acuerdo a los ensayos de laboratorio en este modelo de biorreactor se espera a que a los 30 días se aprecia un fase de desaceleración, acompañado de una lenta degradación de la metería orgánica, presentando el proceso e oxidación 2 etapas carbonosa y la nitrogenada. En este último las bacterias (nitro somas y nitro bacterias normalmente no se hallan en suficiente cantidad por lo que no es significativa la demanda de oxigeno si no aproximadamente después de 10 a 15 dias. También se observa la caída del número de coliformes totales probablemente por su alta susceptibilidad a sustancias toxicas que se producen durante la degradación. A los 20 dias ocurre un notorio descenso del DBO y como consecuencia aumenta la materia orgánica (TMO), lo que se logra con las bacterias del rumen utilizadas como inoculo orgánica favoreciendo el desarrollo posterior de las
bacterias metano génico. Observándose una disminución progresiva del DBO hasta 60-90 dias. A los 95 dias del proceso se observa una disminución significativa de los principales parámetros que permitan definir valores aplicables de carga orgánica, tales como, DBO, coliformes totales y fecales y bacterias aerobias mesófitas viables. No se detecta variación significativa de PH ni temperatura, esta se mantiene a 3.07ºC y 25ºC respectivamente observándose más bien la mayor actividad desgradativa por parte de los microorganismos durante el tratamiento de las aguas residuales. Concluyéndose que la degradación a partir de los 2 o 3 meses en tratamiento para las aguas servidas y sanguaza, utilizando el modelo del bostejo de biorreactores UASB-3 de un sistema ananox adquiere una velocidad significativa. TRATAMIENTO DE DESECHOS PETROLEROS.
1. BIORREACTOR CILÍNDRICO AGITADO CON AIREACIÓN LATERAL (BCAAL-16). APLICACIÓN: Este biorreactor tiene la ventaja de tener un diseño de relativamente simple,
de bajo costo de construcción, mantenimiento y operación. El BCAAL-16 resulta muy efectivo para materiales que son inmiscibles por ejemplo, petróleo con agua. A sido utilizado con eficacia para procesos de selección de cultivos bacterianos nativo petrolelasticos, así como también para la degradación del petróleo en sí.
TRATAMIENTO DE DESECHOS PESQUEROS: ANÁLISIS COMPARATIVOS DEL USO DE BIORREACTORES AERÓBICAS Y ANAERÓBICAS. 1. BIORREACTOR DE FLUJO ASCENDENTE DE LECHO DE LODO ANAERÓBICO (BFALA-17) APLICACIÓN: El biorreactor BLIITC-12 de tipo aeróbico, resulto muy exitoso cuando los
efluentes tienen una baja carga orgánica y ha sido utilizado tanto para la producción del consorcio bacteriano como para la biodegradación de sanguaza de pescado. Se encontró que la sanguaza diluida al 1-10 puede ser degrada disminuyendo el contenido de DBO de 4430 a 464 mg oxigeno/L en condiciones de temperatura ambiente aproximadamente de 25ºC. Su eficiencia fue mayor en la degradación de la metería orgánica que el reactor BFALA-17 al quinto día en condiciones anaeróbicas. Esta diferencia se va amenguando conforme pasa los días de biodegradación; a las 10 y 15 dias ya no hay diferencia significativa; y a los dos a tres meses la eficiencia es mayor en el modelo BFALA-17.
Está establecido que en el procesos anaeróbicos participa grupos de microorganismos degradadores de materia orgánica con amplia capacidad degradativa tal como es el caso del primer grupo de materia orgánica originando(Almidones, grasa y proteína) a los ácidos orgánicos: ácido propionico, ácido butírico, ácido acético, ácido valerico; los del segundo grupo se convierte en ácidos grasos de cadena larga en etanol ácido acético hidrogeno y dióxido de carbono, y el tercer grupo que lo constituye: a los anaeróbicos extremos metano génicos, las cuales utilizan como fuente de energía el hidrogeno y dióxido de carbono y al ácido acético como fuente de carbono y/o aceptor de electrones. Actualmente se cono ce como la producción de estos consorcios bacteriano se puede obtener de forma aeróbica incluso se puede realizar tales degradaciones en tales condiciones.
TRATAMIENTO AERÓBICO DE SUELOS Y/O AGUAS CONTAMINADAS CON COMPUESTOS: ”XENOBIOTICOS CLORINADOS” EN AMBIENTES DE SUELOS Y AGUAS:
1. BIORREACTORES LOOP DE CIRCULACIÓN INTERNA EMPACADO (BLIE-18). APLICACIÓN: Este biorreactor resulto ser útil para la degradación de compuestos
cenobíticos clorinados que se hallen contaminados suelos, aguas de servida y presentes en aguas residuales y en alguno tejidos a concentración, pero que por su exposición por largos periodos y su bioacumulacion tiene intereses en su acumulación publica y ambiental al causa intoxicaciones, las que son comúnmente causadas por hidrocarburos alifáticos por ser abundantes y problemático y contaminantes de suelos. Con este modelo, se logra la transformación de tetracloroctano (método tiocinato mercúrico a 450m ) en una tasa de consumo de 0.2 g/día. Esta tasa no es inferior obtenida en reactores anaeróbicos agitados en flujo continuo o de lecho empacado con recirculado o continuo. Esta claramente demostrada la ventaja de la biofiltracion frete a los procesos en biorremediacion y tratamiento de residuos por el eficiente abatimiento del mal olor emanando del residuo de industrias alimentarias, de pintura, plantas de tratamiento de efluentes, preservar la humedad en el lecho o por permitir una mayor transferencia de masa
TRATAMIENTO DE RELAVES MINEROS Y PRODUCCIO DE BIOINSECTICIDAS BIODEGRADACION DE CIANURO: ALTERNATIVA PARA RELAVES MINEROS.
PRODUCCION DE BIOINSECTICIDAS: INDUSTRIALES PESQUEROS SANGUAZA.
UTILIZANDO
DESECHOS
ORGANICOS
1. BIORREACTOR LOOP DE CIRCULAACION INTERNA CON TUBO DE TIRO CONECTADO A LA CUBIERTA DEL REACTOR (BLITCC-19) APLICACIONES: este modelo ha resultado apropiado para la producción de Bacillus
thuringiensis, bioinsecticida de amplio uso especialmente con la utilización de sanguaza a la dilución 1/20, pH 6.5 y a una temperatura entre 26 a 30 °C (Mendoza,1995), asimismo ha resultado útil en la biodegradación del cianuro a una concentración de 800 ppm, dando un efluente en concentración final de 0.11 ppm de cianuro a las 120 horas de trabajo, corroborándose esta degradación en la detección de NH3 y CO2(CO32-). Se conoce que a nivel nacional se genera más de 500 millones de litros de sanguaza y que solo en la ciudad de Chimbote, se produce alrededor del 65% de este desecho, generándose un problema serio de contaminación. Por lo que, con el uso de este modelo de rector se plantea una viable alternativa para aprovechar a la sanguaza como principal ingrediente de un medio de producción, facilitándose la biorremedacion ambiental de puertos pesqueros donde se genera ete desecho y paralelamente se estaría produciendo un poderoso y natral bioinsecticida para el control de insectos, especialmente de aquellos en los que el uso de insecticidas químicos ya no surgen efecto.
2. BIORREACTOR DE CIRCULCION INTERNA Y FLUJO NORMAL DESCENDENTE (BLID-20) APLICACIONES: Este biorreactor tiene la ventaja de ser un diseño muy sencillo, de bajo
costo de producción, mantenimiento y operación. Este biorreactor ha sido utilizado para la producción de bioinsecticidad por Bacillus thuringiensis en donde se utilizó un medio fermentativo industrial suplementado con sanguaza diluida al 1/5. La máxima producción de bioinsecticida alcanzo 3.79 g/L a pH 7.0 y 30 °C de temperatura, obteniendo un máximo recuento celular a las 24 horas de 8.4x 1011 UFC/ml.
3. BIORREACTOR COLUMNAR CONICO CON TRES CORTADORES DE ESPUMA (BCC3C-21) APLICACIONES: este biorreactor ha sido utilizado en forma efectiva para producir
bioinsecticida de Bacillus thuringiensis. En comparación con el modelo BLID-20, en este biorreactor se obtuvo un máximo rendimiento de 18.75 g/L; lactosa, 0.1g/L; melaza 2 ml/L; (NH4)2SO4, 0.5 g/L) en 48 horas y temperatura ambiente de 22 con un pH inicial de 6.94, variando durante el proceso hasta pH 8. El biorreactor se ha mostrado ventajoso para procesos donde se usan medios de producción con alto contenido de materia orgánica. Su especial configuración permite una
mayor actividad celular en el área cónica inferior al ocurrir un incremento de la densidad celular por efecto de la gravedad y aumento de la presión interna.
BIORREACTOR PARA COMPOSTAJE. 1. BIORREACTOR COLUMNARES EN SERIE AIRLIFT PARA SUSTRATOS SOLIDOS (BCS-22) APLICACIÓN : Este sistema de biorreactores columnares Airlift en serie para sustrato
sólido, resulto útil en la optimización del enriquecimiento proteico de peladilla (Asparagus officinalis L) con los cultivos mixtos de Trichoderma reesei y Candida utilis y de Chaetomium cellulolyticum y Candida utilis. Los cultivos mixtos fuero usados para acelerar la hidrolisis del sustrato. La relación C:N, el tiempo de incubación y el contenido de humedad del sustrato resultaron los factores más significativos de acuerdo al diseño de Plackel –Burman. Posteriormente los valores óptimos de tales factores fueron estimados utilizando el diseño de Box – Behnken, los cuales resultan ser: 10.67 PM con sustrato pre-tratado (con 2 ml de NaOH al 2% (p/v) /g a 121 °Cx 30 minutos), humedad de sustrato de 75% relación C: N d 11:1, un inoculo de 107 esporas de T-reesei/g y dos días después con 10 8 esporas de Candida utilis. El tipo de biorreactor escogido es el más usado preponderantemente en países del Oriente, Asia y África, para la elaboración de quesos, bebidas alcohólicas, ensilaje y compost. También es empleado para la preparación de enzimas fúngicas como celulasas, amilasa, pectinasas, proteasas y lipasas. Las celulasas son producidas comparativamente por bioproceso de sustrato líquido (BSL) y sustrato solido (BSS). El bioproceso con sustrato solido resulto más ventajosos, debido a que la velocidad de producción de la enzima es tres veces más alta. El BSS puede ser realizado en condiciones no asépticas y el aire para los sólidos en fermentación puede ser usado directamente. Mientras que la celulosa puraes usada en el BSL, los desechos celulósicos naturales pueden emplearse en BSS. También es posible usar del 20 al 30% de sólidos en BSS y no más de 5% en BSL.
BIORREACTORES APLICADOS EN FERMENTACIONES INDUSTRIALES CLASICAS FERMENTACION ALCOHOLICA 1. SISTEMA BIFASICO ENZIMATICO ALCOHOL (SBEF–23)
–
FERMENTATIVO PARA PRODUCCION DE
APLICACIÓN: Este sistema tiene la ventaja de ser un diseño que permite producir alcohol
en un sistema bifásico y continuo. Es de bajo mantenimiento y operación. El sistema permite la producción de alcohol a partir de almidón de papa, yuca, camote etc. Con una producción de 9ml de alcohol sobre 100ml de medio de cultivo de 36 horas en agitación contante a un flujo de 50g de almidón sobre 1000ml de medio presenta una velocidad de licuefacción de 0.276g/l con rendimiento de 0.34g/l. y una productividad de 0.06 g etanol/g .el sistema trabaja en continuo y la temperatura del sistema enzimático
OPTIMIZACIÓN DE UN PROCESO DE OBTENCIÓN DE ALCOHOL ETÍLICO, UTILZANDO MUSA PARADICIACA 1. BIORACTOR DE TANQUE AGITADO CON SERPENTIN INTERNO DE OPERACIÓN DISCONTINUO PARA OBTENCION DE ALCHOOL ETILICO(BASD-24) APLICACIÓN: El reactor cilíndrico agitado clásico de operación continua, resulto útil en el
análisis de prefactilidad técnica económica para obtención de alcohol etílico a partir de musa paradisiaca (plátano) por fermentación. Entre los ingentes recursos naturales de nuestra región tropical se encuentra el plátano, una fruta amilasa que puede recibir un significado de un valor agregado si se le usa como sustrato alternativo para la obtención de alcohol ya sea industrial, potable o combustible. La evaluación realiza dio un rendimiento de 9L de etanol de 7.4 (v/l)x 6.67 kg de pulpa de plátano tomando en cuenta que el plátano contiene 20.16% de azúcar fermentables, es posible obtener 699 ml de etanol puro a partir de 9L de fluido fermentativo final para tales efectos se selección el plátano con alto grado de maduración y buenas condiciones de conservación.
2. BIORREACTOR COLUMNAR PROTIPO CON CUATRO SISTEMAS DE OPERACIÓN APLICACIÓN: Este biorreactor columnar prototipo con todos sus accesorios, es factible de
ser construido con materiales de fácil acceso en cualquier taller y muestranza locales a un costo relativamente bajo y accesible. Es posible incorporar los diversos sensores para automatizar y computarizar su control. Tiene la ventaja de ser completamente desarmable y poder adaptarse a los 4 sistemas diferentes de operación. Los cuales puede ser utilizados para realizar estudios con criterio de escalamiento a nivel piloto en las líneas de producción de ácidos orgánicos, proteína mono celular, enzimas y células inmovilizadas, tratamiento de afluentes y degradación de
contaminantes en estado líquido (suspendido o disuelto), así como sustratos de baja viscosidad.
PRODUCCION DE METILGALATO A PARTIR DE CAESALPINIA SPINOSA TAYA POR FERMENTACION EN ESTADO SOLIDO UTILIZANDO ASPERGILLUS SP. 1. BIORREACTOR COLUMNAR CON SISTEMA DE ESPIRALES (BCSE-29) APLICACIÓN: este reactor puede ser útil para lograr biotransformaciones simples, esto es
en proceso mono catalítico. Seria valioso para evaluar su eficiencia en biotransformaciones simples que permitan destoxificar contaminantes por oxidaciones, reducciones, hidroxilaciones, deshalogenaciones simples.
