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Descripción: Diferentes equipos de biorrectores Airlift y caracteristicas
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muestra una descripcion de la aplicacion de los biorreactoresFull description
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FUNDAMENTO TEÓRICO DE LOS BIORREACTORES Los biorreactores son recipientes de reacción, en los que se crean técnicamente las condiciones óptimas para el cultivo y mul tiplicación de microorganismos, microorganismos, para la formación de productos óptimos. Las características que debe reunir un biorreactor se encuentran:
Calidad de mezclado, tiempo tiempo de mezcla y patrones patrones de flujo que beneficien la distribución de la materia prima prima en el biorreactor y la conversión a producto. Altas velocidades de transferencia de masa, momento y calor, con un baj o costo o económicamente redituable. Factibilidad técnica y económica en la construcción de unidades de g ran volumen. Bajos costos de operación y mantenimiento Operación aséptica.
Se cuenta con distintos tipos de bi orreactores, entre los principales están:
Tanques agitados. Columna de Burbujeo. De Circulación (Tiro de aire o Air-lift) Lechos empacados Lechos fluidizados Lechos de goteo Aireados y agitados
Biorreactor de agitación Los fermentadores agitados se utilizan generalmente para cultivos aeróbicos y exhiben un comportamiento en la concentración de sustrato como el que se observa:
Columna de burbujeo Es el fermentador más sencillo. No cuenta con agitación mecánica. mecánica. Su hidrodinámica y demás características dependen del comportamiento de las burbujas formadas en el difusor.
Lechos Empacados Se utilizan con biocatalizadores biocatalizadores inmovilizados o en forma forma de partículas. Consiste en un tubo generalmente vertical, relleno o empacado con partículas de catalizador. El medio de cultivo puede alimentarse por la parte superior o inferior de la columna y forma una fase líquida continua entre las partículas. En los lechos empacados, el daño debido al desgaste de las partículas es mínimo en comparación con los reactores agitados. Se emplean a nivel comercial con células y enzimas inmovilizadas para la producción de aspartato y fumarato y en la separació n de isómeros de aminoácidos
Lechos Fluidizados El fundamento de operación se basa en el flujo hacia arriba de un líquido sobre un lecho empacado de partículas de catalizador de tamaño y densidad apropiados, éste se expande debido al movimiento ascendente de las partículas.
Se utilizan en el tratamiento de residuos con arena o un material similar que soporta la mezcla de po blaciones microbianas. Pueden utilizarse con organismos floculantes en los procesos de fabricación de la cerveza o e n la producción de vinagre.
Lecho de Goteo
También llamado tricklebed es una variación del lecho empacado.
Son los más tradicionales.
El sustrato se hace pasar lentamente por la matriz empaquetada que contiene al microorganismo (un proceso semi-continuo, aunque permiten trabajar también en discontinuo), lo q ue supone la consideración de un tiempo de residencia en dicha matriz.
El líquido es suministrado en forma de “spray”.
Aireados y Agitados
Este tipo de biorreactor es popular y fundamentalmente es el mismo que se utiliza con cultivos a pequeña escala.
Cuando el volumen de cultivo se incrementa, aparecen muchos problemas de escalado tales como:
incremento del estrés mecánico por la agitación del impulsor,
incremento de espuma y
adición de las células a la superficie interior del biorreactor.
Agitación mecánica.
Biorreactor de Lote (Batch)
Es un reactor donde no existe flujo de entrada ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeniza la mezcla.
Se le debe suministrar oxígeno de manera continua mientras se elimina el dióxido de carbono y otros gases producidos en el proceso.
Su costo depende del tiempo necesario para alcanzar la concentración de producto deseados.
Biorreactor de Lote Alimentado (Feed-Bach)
Este tipo de biorreactor se opera con una alimentación continua de nutrientes, pero no existe un flujo de salida continuo.
Se pretende es controlar la cantidad de sustrato que se utiliza, ya que existen ciertas reacciones que no deben de superar determinada concentración de sustrato porque podría haber menor producción o inclusive dejar de p roducir lo que queremos.
En este caso el volumen dentro del reactor va aumentando hasta cierto punto en el cual es necesario descargarlo.
Biorreactor continuo
Mientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor, éste se alimenta constantemente de material reactante, y también se retira ininterrumpidamente los productos de la reacción.