Transferencia en Biorreactor


UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE ZACATECAS


INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA
7.1


ENSAYO
“TRANSFERENCIA EN BIORREACTORES”




ING. EN BIORREACTORES
OCTAVO CUATRIMESTRE






LUNES 12 DE ENERO DEL 2015



INTRODUCCIÓN

El biorreactor es el centro de todo proceso biotecnológico. El diseño y análisis de del comportamiento de un biorreactor dependen del conocimiento de lacinética de las reacciones biológicas y de los balances de materia y energía. En la práctica, esta metodología de hace muy compleja debido a la naturaleza de la catálisis biológica y el caldo de fermentación, los cuales poseen propiedades que varían con el tiempo y presentan patrones cinéticos y de flujo muy complejos. Además, los procesos de la transferencia de masa y calor añaden complejidad alproblema.


OPERACIÓN EN BIORREACTORES
BATCH
FED – BATCH
CONTINUO


En cada uno de estos biorreactores la transferencia juega un papel trascendental en el óptimo desempeño del mismo, ya sea de masa, calor u oxígeno, todas ellas están íntimamente relacionadas con el resultado final del trabajo impreso en la operación del biorreactor










TRANSFERENCIA DE 02

La aireacióncumple con cuatro funciones principales: mantener las condiciones aerobias, retirar el dióxido de carbono, regular la temperatura del sustrato y regular el nivel de humedad. El ambiente gaseoso puede afectar significativamente los niveles relativos de biomasa y la producción de enzimas.

La velocidad de transferencia de 02 (r02) desde el seno de la fase gaseosa (burbujas) hasta la fase líquida(medio líquido) está determinada por la siguiente ecuación: 
rO2 = Kla (C*- C)
donde KLa es el coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno; C la concentración de 02 disuelto en el seno del líquido y C* la concentración de O2 disuelto en equilibrio con la presión parcial de oxígeno de la fase gaseosa. El KLa y por lo tanto el grado de transferencia de oxígeno desde el seno del líquido hastalas células o microorganismos en cultivo, dependen del diseño del biorreactor y de las condiciones de operación del sistema de cultivo: caudal de aire, volumen del líquido, régimen de agitación, área de transferencia y viscosidad del cultivo. En general, disminuyen el KLa: la viscosidad y el volumen del líquido y aumentan el KLa: el área de transferencia, la agitación y la presencia de dispositivosque aumenten una, la otra, o ambas.
La ecuación de balance de oxígeno en el estado estacionario es: d(VCO2) / dt = F (C – C*) – VrO2 + VNiO2 donde Ni es la velocidad de transferencia de un componente del gas (oxígeno) al líquido (medio). Dado que el oxígeno es el sustrato limitante de la velocidad de crecimiento, cuando el cultivo se encuentra en crecimiento, el flujo de entrada oxígeno (FiO2)será mayor al flujo de salida de oxígeno (FfO2) debido al consumo de oxígeno disuelto en el líquido por parte de las células o microorganismos en crecimiento y/o división celular.
En este caso, la ecuación de balance de oxígeno para células o microorganismos en crecimiento es: d(VCO2) = FiO2C – FfO2C* – VrO2 + VNiO2 es decir, debe utilizarse la ecuación general.


SISTEMAS DE AIREACIÓN PARA LATRANSFERENCIA DE 02

COMPRESOR DE AIRE
SOPLADOR REGENERATIVO



SISTEMAS DE INTERCAMBIO TÉRMICO

La transferencia de calor es un proceso el que se transfiere energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere por una combinación de dos o más de estos tres procesos: convección, conducción oradiación. Uno de los mecanismos térmicos (proceso) suele predominar sobre los otros dos, también es posible que los tres procesos se den simultáneamente. La conducción es el proceso dominante en los intercambiadores de calor de casco y tubos y en el tubo serpentín. Aunque el mecanismo exacto de la conducción no se comprende, se sabe que se debe al movimiento (energía cinética) de los...