INFORME DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE VOLUMÉTRICO DE TRANSFERENCIA DE OXÍGENO KLA.
Grupo biote!o"o#$% &eio!%" orie!te '()*
Doe!te+ ,or#e A"berto Ar%!#o M.
U!i-er&i% e A!tio/ui%( Seio!%" orie!te 01 e Abri" e *0)'
INTRODUCCIÓN Un Biorreactor es un equipo donde se realiza el proceso de cultivo (también comúnmente denominado “fermentador”), sea en estado sólido o líquido !u dise"o debe de ser tal que ase#ure $omo#eneidad entre los componentes del sistema % condiciones óptimas para el crecimiento microbiano % de la obtención del producto deseado &l dise"o % construcción de los elementos necesarios para el monitoreo de las variables del biorreactor, requiere conocimientos de las necesidades del mismo % su operación específica, como de los circuitos electrónicos involucrados en los dispositivos de medición 'a que la medición de las variables es elemental para controlar % proveer un ambiente adecuado en un proceso de fermentación o di#estión os bioreactores deben de ser optimizados para obtener la m*ima concentración de productos de la fermentación+ como son biomasa microbiana %o metabolitos en un tiempo mínimo % a menor costo de producción -or ello los biorreactores ms utilizados a nivel industrial estn provistos de mecanismo de a#itación, dispersión % aireación así como de sistemas para el control de temperatura % p. para lo#rar una ma%or manipulación de las variables que influ%en en el proceso a característica #eneral de los problemas de transferencia de masa en un sistema fermentativo es que el o*í#eno pasa desde una fase a otra en la cual se encuentra el microor#anismo as distintas etapas presentes en este fenómeno son+
/ransporte del o*í#eno desde la fase #aseosa $acia la interfase #as0liquido 1ifusión del o*í#eno a través de la interfase #as0liquido /ransporte del o*í#eno a través de la fase liquida $asta las unidades del microor#anismo 1ifusión del o*í#eno en la internase liquido0solido (célula) 1ifusión intraparticula (intracelular) 2eacción bioquímica intracelular
/odas estas etapas se dan en serie
O2,ETIVOS Ge!er%"+ E&pe$3io&+
MARCO TEORICO a transferencia de o*í#eno es un parmetro importante en los procesos de fermentación aerobios 3onocer el consumo de o*í#eno real del or#anismo de interés, permite determinar los requerimientos ener#éticos % de proceso en aireación % a#itación &n los procesos de fermentación aeróbicos es necesario un suministro adecuado de o*í#eno que satisfa#a los requerimientos metabólicos de los or#anismos empleados a o*idación de la fuente de carbono % su transformación en células, productos % 34 5 establece una demanda de o*í#eno que es esencial satisfacer a través de la aireación % mezclado del cultivo, el o*í#eno es el receptor final de los electrones producidos en las reacciones de o*idación, fenómeno conocido como respiración aerobia 3omúnmente el o*í#eno se introduce en el caldo de cultivo por la in%ección de aire, las moléculas de o*í#eno deben superar una serie de resistencias al transporte antes de que sean utilizadas por las células a velocidad a la que las células consumen o*í#eno en los biorreactores determina la velocidad a la que se requiere transferir 6uc$os factores influ%en en la demanda de o*í#eno, siendo los ms importantes la especie celular utilizada, la fase de crecimiento del cultivo % la naturaleza de la fuente de carbono en el medio &n cultivos discontinuos, la velocidad de consumo de o*í#eno varía con el tiempo, debido a que la concentración de células aumenta durante el cultivo % a los cambios fisioló#icos en las diferentes fases de crecimiento 1e otro lado, cuando la concentración de o*í#eno disuelto en el líquido (3 ), se sitúe por deba7o de un cierto nivel crítico (3 crít ), la velocidad específica de consumo de o*í#eno depender también de 3 -ara eliminar las limitaciones en el crecimiento por falta de o*í#eno, 3 en cada punto del biorreactor debe ser superior a 3 crít 1ebido a la ba7a solubilidad del 4 5 en a#ua (8 m#l a 9:;3) % a que los microor#anismos son capaces de utilizar solamente el 4 5 disuelto, es evidente que éste deber ser suministrado continuamente al medio de cultivo -ara lo#rarlo, es necesario transferir 4 5 desde la fase #aseosa (normalmente aire) a la fase líquida (medio de cultivo) de modo permanente empleando a#itación &ste proceso se puede realizar en biorreactor (tanque a#itado) empleado para la producción en #ran escala &l c$orro de aire in#resa al biorreactor por deba7o del a#itador % al ser #olpeado por las paletas se transforma en miles de peque"as burbu7as &l primer efecto que se consi#ue con la a#itación es aumentar enormemente el rea interfacial #as0líquido facilitando la transferencia de 4 5 desde la fase #aseosa a la líquida 1e este modo las burbu7as no ascienden directamente $acia la superficie
sino que quedan temporalmente retenidas por la circulación del líquido &l aumento del tiempo de retención de las burbu7as implica un aumento en la transferencia de 4 5
DATOS T%b"% ). D%to& obte!io& p%r% "% -e"oi% e o!&u4o 5 "% reo6i#e!%i7! e! i!ter-%"o& e )8 &e#u!o&. Ve"oi% e o!&u4o e o6$#e!o
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Velocidad de consumo y reoxigenación Veloci dad de consumo O2 Reoxigenación
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