planta piloto etanol

Proyecto Fin de carrera

Diseño de una planta piloto para la producción de bioetanol

Anexo 7

ANEXO 7
BIORREACTORES
7.1 Aspectos básicos de los biorreactores
El equipo donde se realiza el proceso se denomina biorreactor o fermentador.
El mismo provee todos los servicios que son necesarios para el cultivo, tales como
mezclado, termostatización, suministro de oxígeno, entradas paraadición de nutrientes,
control del pH, etc. Por otra parte, cuando se habla de sistemas de cultivo o, también,
métodos de cultivo, se hace referencia al modo de operar del biorreactor, esto es en
forma continua, discontinua o semicontinua.
Para un componente cualquiera del cultivo, incluida la biomasa, se puede plantear el
siguiente balance de materia en el biorreactor.
Velocidad de Acumulación= Velocidad de Ingreso –Velocidad de Salida + Velocidad
de Formación – Velocidad de Consumo
Según sea el modo de operación, es decir, continuo, discontinuo o semi-continuo, se
tendrán unos términos de la ecuación u otros, así se plantearán los balances del proceso.

7.2 Selección del biorreactor
La utilización de células libres o inmovilizadas en transformaciones químicas es un área
de graninterés industrial por sus enormes posibilidades industriales.
Es frecuente el uso de columnas de relleno, reactores continuos provistos de sistemas de
agitación, de lecho fijo y también reactores de lecho fluidizado.
Los criterios tomados para la selección y forma de operación son los siguientes:
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Dificultad de retener a los microorganismos en el interior del reactor.Dificultad de reutilización de las células usadas.
Dificultad en mantener la actividad de los microorganismos durante largos
periodos de operación.
Formación de espumas
Control del proceso global mediante los fenómenos de transferencia.
Efectos electrostáticos.
Obturación del sistema con la consiguiente dificultad en el mantenimiento del
flujo de reactantes.

En el diseño del reactor sedeben de tener en cuenta las siguientes indicaciones:
•
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Selección del mejor tipo de reactor para obtener una cantidad determinada de
producto deseado.
Determinar el tamaño óptimo del reactor o del sistema de reacción.

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Biorreactores

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Diseño de una planta piloto para la producción de bioetanol

Anexo 7Establecimiento del mejor método de operación: fijar las variables de operación
(presión, temperatura, pH, composición de la alimentación, caudales…) del
reactor.

En el caso ha estudio el diseño del reactor no se basaría en escoger un tipo y un tamaño
determinado ya que el reactor ya existe, sin embargo sí se podrán diseñar las
condiciones de operación y formas de trabajar. Se fijarán losparámetros como la
temperatura, pH, concentración de la corriente de alimentación, el modo de operar, en
continuo, semicontinuo o discontinuo. Además de fijar los caudales y el suministro de
oxígeno.
Se debe de tener en cuenta la existencia de reactores biológicos de alta tecnología que
harían aumentar el rendimiento y disminuir los costes de forma muy importante. Al usar
un reactor sencillo y siademás se opera en discontinuo la eficiencia global del sistema
es bastante menor que si se usan reactores de procesos avanzados.
Pero también la inversión es menor como la complejidad en los procesos
convencionales.
Sólo decir que en este estudio se comparará el modo de operar en continuo,
semicontinuo y en discontinuo usando un mismo reactor, de tanque agitado.
Los datos necesarios para eldiseño del reactor son los siguientes:
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Termodinámica de la reacción.
Cinética del proceso en las condiciones experimentales que pueden ser de
interés.
Datos físicos-químicos de las sustancias que intervienen en el sistema para el
intervalo de condiciones en que se espera operar.
Producción necesaria.

También se ha de tener en cuenta la posibilidad de corrosión existente,...