Biorractores

Optimización de la transferencia de masa de oxígeno en un 
Multifase biorreactor Con Per fl uorodecalin 
como una segunda fase líquida 
 
RESUMEN: La oxigenación es un parámetro importante que participan en el 
diseño y operación de biorreactores de mezcla‐rociado y puede ser analizada 
a través de la transferencia de coe fi ciente masa de oxígeno (ELK). Las condiciones operativas de un agitado, sumergido aireado 2‐L biorreactor se 
han optimizado mediante el estudio de la influencia de una segunda fase 
líquida con una mayor afinidad de oxígeno (por uorodecalin fl o aceite de 
oliva) en el ELK. El uso de mediciones kla, la en se evaluó influencia de los 
siguientes parámetros en la velocidad de transferencia de oxígeno: el volumen de medio de trabajo, el tipo de impulsores y su posición, la 
concentración de la fase orgánica, la composición de la fase acuosa, y la 
concentración de biomasa inactivo. Este estudio muestra que las mejores 
condiciones experimentales se consiguen con un per fl uorodecalin volumen 
fracción de 0,20, la mezcla usando dos turbinas Rushton con seis cuchillas 
verticales y en presencia de medio YPD como la fase acuosa, con un valor de 64,6 kLa h􏰀1. La adición de 20% de per fl uorodecalin en estas condiciones 
proporcionan un realce kLa de 25% cuando el agua pura era la fase acuosa y 
una mejora de 230% cuando se utilizó medio YPD en comparación con sus 
respectivos controles (sin por uorodecalin fl). Además, se muestra que la 
presencia de aceite de oliva como una segunda fase líquida no es beneficioso para la mejora de la velocidad de transferencia de oxígeno, lo que lleva a una 
disminución en los valores de kla para todas las concentraciones estudiadas. 
También se observó que la magnitud de la mejora de los valores de kla por 
Per fl uorodecalin depende de la concentración de biomasa presente. 
 
 
Introducción 
La aireación en fermentaciones aeróbicas industriales es un factor crítico ya que el crecimiento y la producción pueden estar limitadas por la 
concentración de oxígeno disuelto. En muchos procesos de biosíntesis el 
suministro de oxígeno a los caldos no es suficiente para satisfacer la 
demanda de los microorganismos y, por lo tanto, es uno de los factores más 
limitantes en la operación exitosa de esas fermentaciones. La inclusión de 
una segunda fase líquida, en la que el oxígeno tiene una mayor solubilidad, como la hemoglobina, hidrocarburos, y por uorocarbons FL (PFC), es una 

alternativa para superar el problema de la limitación de oxígeno en las 
fermentaciones aeróbicas acuosas. La ventaja de utilizar estos vectores de 
oxígeno en las fermentaciones es que aumentan la tasa de transferencia de 
oxígeno de la fase gaseosa a los microorganismos sin la necesidad de un gran suministro de energía extra. PFC se han estudiado previamente en 
cultivos de diversos microorganismos incluyendo bacterias (Damiano y 
Wang, 1995), levadura (Elibol, 1996), animal (Hamamoto et al., 1987) y 
células de insecto (Gotoh et al., 2001). La utilidad de los PFC como 
transportadores de oxígeno a los procesos de cultivo se demostró en estas 
obras. Dado que la eficiencia del suministro de oxígeno es directamente proporcional al área interfacial PFC‐medianas, algunos investigadores se 
utiliza emulsiones a base de PFC (Elibol y Mavituna, 1996;. Ju et al, 1991), 
pero las emulsiones tienen el inconveniente de reciclaje y reoxigenación. 
PFC son compuestos a base de petróleo sintetizados mediante la sustitución 
de hidrógeno por átomos de flúor en los hidrocarburos análogos. Ellos son buenos candidatos como portadores de oxígeno en medios de fermentación, 
ya que no son tóxicos hacia las células, estable y químicamente inerte debido 
a la presencia de muy fuerte de carbono flúor bonos, y la solubilidad de 
oxígeno en estos compuestos es de 10‐20 veces mayor que en el agua (Dias 
et al, 2004;.. Freire et al, 2005a). Además, presentan solubilidades muy bajas ...