Sistemas De Control En Biorreactores

MEDICIÓN Y CONTROL DE pH.
* Sistema de electrodo de vidrio.
Electrodo de vidrio. Consiste en un tubo de vidrio cerrado en su parte inferior con una membrana de vidrio especialmente sensible a los iones hidrogeno. En la parte interna de esta membrana se encuentra una solución de cloruro tampón, de pH constante, dentro de la cual está inmerso un hilo de plata recubierto de cloruro de plata. Elelectrodo de referencia contiene una célula interna formada por un hilo de plata recubierto con AgCl en contacto con un electrolito de KCl.
* Sistema de transistor (ISFET = Ion Sensitive-Field Effect Transistor).
Electrodo de transistor ISFET. Es prácticamente irrompible, de estado sólido y proporciona una respuesta muy rápida. El sensor posee una señal de pH de baja impedancia, lo que le dauna gran fiabilidad, y tiene una larga duración, funcionando en los líquidos más sucios y con más impurezas. Incorpora un electrodo de referencia recambiable. La tensión generada por el elemento es:

En la que:
Ereferencia = potencial del electrodo de referencia
Ψ0= potencial superficial resultante de la reacción química
Xsolución = potencial bipolar superficial de la solución=constanteɸSi= propiedad del material de silicio= constante
q= carga del electrón
Qss= densidad del estado superficial en el silicio
Qox = carga fija del óxido
C0x= capacitancia asilante de la puerta (gate)/área unidad.

ISFET se diseña para que el potencial ψ0, que es sensible al pH del electrolito, tenga la máxima sensibilidad y selectividad.
La exactitud es del +- 0,01 pH o +- 0.1 %
MEDICIÓN YCONTROL DE OXÍGENO DISUELTO
Se denomina oxígeno disuelto (OD) a la cantidad de oxígeno libre en el agua que no se encuentra combinado ni con el hidrógeno (formando agua) ni con los sólidos existentes en el agua.
Para la determinación de OD se utilizan electrodos, que por lo general son de tipo galvánico, están constituidos a base de un ánodo de plomo y un cátodo de plata, y contienen unelectrolito cuya formulación está hecha a base de cloruro de potasio y acetato de sodio. El extremo del electrodo que es sensible a la actividad del oxígeno, posee una membrana de teflón, polietileno o poliestireno que permite el paso de la fase gaseosa, de tal manera qe se establece un equilibrio entre la fase gaseosa dentro y fuera del electrodo y que, debido al movimiento relativamente lento del oxígenoa través de la membrana, la respuesta del electrodo es muy lenta, del orden de los 50 segundos, tiempo requerido para alcanzar un 90% de confiabilidad en la lectura. Estos electrodos son altamente favorables para detectar cambios muy lentos en la concentración de oxígeno disuelto en el medio de cultivo; desafortunadamente, son muy sensibles a las variaciones en la temperatura, de tal manera quedeben utilizarse compensadores a través de transmisiones.
Existen también electrodos polarográficos, los cuales son utilizados en reactores a escala piloto y laboratorio. Están construidos con ánodo de plata, el cual se polariza negativamente con respecto al cátodo de referencia, que puede ser de platino o de oro y que tiene como electrolito una solución acuosa de cloruro de potasio. Este tipo deelectrodos tiene tiempos de respuesta de 0.05 a 15 segundos para alcanzar el 95% de confiabilidad en la lectura, y aunque su costo llega a ser un 600% más caro que el galvánico, los costos de mantenimiento son considerablemente más bajos, ya que solo requiere de un cambio en la membrana cuando éste llaga a deteriorarse.
También existe la posibilidad de cuantificar la concentración de oxigeno enuna corriente gaseosa, específicamente en el aire de entrada y salida del reactor. Para ello se utiliza un analizador de gas paramagnético, que se basa en la fuerte afinidad que tiene el oxígeno con respecto a un campo magnético, propiedad que es compartida solamente con los óxidos nítrico y nitroso.
Figura 1. Electrodo de membrana polarográfico.

MEDICIÓN Y CONTROL DE ESPUMA
La formación de...