Post on 29-Dec-2015
BIORREACTORES
MAURICIO ANDRES MARTINEZ TORRES
SEBASTIAN ROMAN BADEL
CONTENIDO
1. DEFINICION
2. OBJETIVOS
PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO
3. MARCO TEORICO TIPOS DE BIORREACTORES
APLICACIONES AGROINDUSTRIALES
4. CONCLUCION
5. BIBLIOGRAFIA
1. DEFINICION
El biorreactor es la parte principal de cualquier proceso bioquímico en el que
se emplea sistemas microbianos.
La función principal de un biorreactor es proveer un medio controlado para
alcanzar el crecimiento y la formación de productos óptimos. El termino
fermentado también hace referirse en algunas ocasiones al biorreactor
1. DEFINICION
El funcionamiento de cualquier biorreactor depende de varios
factores.
La [ ] de biomasa.
El mantenimiento de las condiciones estériles.
Agitación uniforme
Eliminación de calor
Condiciones correctas de corte.
2. OBJETIVOS
General
•Asimilar conceptos teóricos y procedimientos para el diseño
de un biorreactor.
Específicos
•Conocer el funcionamiento y factores que afectan el diseño
de un biorreactor.
• Identificar los diferentes tipos de Biorreactores.
3. MARCO TEÓRICO
3.1 factores que afectan el diseño de un biorreactor.
Principalmente son dos:
• Transferencia de oxigeno y medición de kLa
• Cortes
3.1 FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO DE UN BIORREACTOR
Transferencia de oxigeno y medición de kLa.
Se desarrolla en varias etapas:
Interfase gas-liquido
Interfase del liquido diferencia entre la [O2] en el gas
Microorganismo y el m.o.
TRANSFERENCIA DE OXIGENO Y MEDICIÓN DE KLA.
Transferencia de oxigeno en la interfase liquida.
Na , flujo de O2 (Kmol m-2 s-1)
Na=kL (C°- C) kL , coeficiente de trasferencia de mas en el liquido (M s-1)
C° , [O2] en la interfase liquida (Kmol m-3)
C , [O2] en el seno del liquido (Kmol m-3)
kg , coeficiente de transferencia de masa en el gas (Kmol m-2 s-1
Na=kg (P°- P) bar-1)
P°, presión parcial de O2 en la interfase
P, presión parcial de O2 en el seno del gas
TRANSFERENCIA DE OXIGENO Y MEDICIÓN DE KLA.
Na=kL (C*- C)
kL , coeficiente de trasferencia de masa basado en la
diferencia de [ ] equivalente en el seno del liquido (M s-1)
C* , [O2] equivalente en el liquido en equilibrio con la presión
parcial en el seno del gas (Kmol m-3)
TRANSFERENCIA DE OXIGENO Y MEDICIÓN DE KLA.
Medición de kLa
Na= kLa (C*- C) ; a = área superficial de las burbujas por unidad de volumen.
Depende de las características físico-químicas de medio del biorreactor, de las propiedades físicas y condiciones de operación de biorreactor.El conocimiento de kLa permite la operación de Biorreactores en condiciones en las cuales O2 no es factor limitante para el crecimiento.La técnica de régimen estacionario.
TRANSFERENCIA DE OXIGENO Y MEDICIÓN DE KLA.
Para medir la [O2] Electrodo de O2 disuelto
Sonda de O2 disuelto
Técnica dinámica
𝑑𝑐
𝑑𝑡= 𝑘𝐿𝑎 𝐶 ∗ − 𝐶 − 𝑁𝑎
𝐶 ∗ − 𝐶 𝑘𝐿𝑎
𝑑𝑐𝑑𝑡
𝑘𝐿𝑎
CORTES
Debido a la susceptibidad de algunas células vegetales y animales.
Diseñó especial de un biorreactor
TIPOS DE BIORREACTORES
Biorreactores de tanque con agitación.
Es el mas importante por su
aplicación industrial.
Bajo costo capital y operación.
BIORREACTORES DE TANQUE CON AGITACIÓN.
La espuma
Antiespumante
Rastrillos montados
Fundafoam system (chemap)
BIORREACTORES DE TANQUE CON AGITACIÓN.
Agitadores
La finalidad de la agitación es:
• Dispersar el aire en la solución de un nutriente
• T° de confianza y una [ ] en todo el recipiente
• Suspender los m.o.s y nutrientes solidos
• Dispersar cualquier liquido inmicibles presente.
Turbinas
Impulsores
MIG/INTERMIG
BIORREACTORES DE TANQUE CON AGITACIÓN.
Turbina Rushtos
Flujo axial
BIORREACTORES CON ELEVACIÓN DE AIRE
VENTAJAS DESVENTAJAS
Presentan menor corte.
Comprensión de aire.
Requerimientos de energía bajos.
Transportación de biomasa.
Mas simples de construir.
Altos costos.
Dificultad de
esterilización.
Mayores costos de
energía.
BIORREACTORES FLUIDIFICADOS
Son usados principalmente para células inmovilización.
Mayor transferencia de mas y calor.
Mezclado adecuado en las tres fases.
Requerimientos de energía relativamente bajos.
Bajas velocidades de corte.
BIORREACTORES DE MEMBRANA (FIBRA HUECA Y MEMBRANA GIRATORIA)
Se crearon para probar el crecimiento de células vegetales y de mamíferos y
para la inmovilización de bacterias, levaduras y enzimas.
VENTAJAS DESVENTAJAS
• Alta productividad por unidad de
volumen.
• Separación simultanea de las células.
• Eliminación del “desgate” debido a que
las células están atrapadas.
• Obstrucción de los poros de la membrana.
• Crecimiento celular excesivo.
• La difusión de nutrientes y productos a través
de la membrana limita el crecimiento celular.
• La acumulación de productos tóxicos en la
fibra hueca puede inhibir la actividad
metabólica.
APLICACIONES AGROINDUSTRIALES
En la producción industrial actualmente se utilizan tres tipos de
Biorreactores:
No agitados, sin aeración.
No agitados, con aeración.
Agitados, con aeración.
Los agitados con aeración son usados para los productos tradicionales
como el vino, la cerveza, el queso y procesos con m.o.s anaerobios.
APLICACIONES AGROINDUSTRIALES
EMPRESA PROCESO PRODUCTOS
Fermentación con
anaerobios estrictos.
Cerveza.
Procesos fermentativos. Levadura.
Fermentaciones como base
de procesos productivos a
partir de azúcar y melaza.
Etanol
Vinagre
Acido citrico
CONCLUSIÓNES
• Para diseño de un biorreactor se deben tener el control de los
factores mas críticos como; tener un consumo mínimo de energía,
contar con un sistema de control de pH, un sistema de toma de
muestras, un sistema adecuado de aireación y agitación para
cubrir las necesidades metabólicas de los microorganismos y
sistema de control de temperatura.
• De acuerdo al tipo de m.o.s y finalidad del proceso (producto que
se sesea obtener) se especifica el tipo de biorreactor con el que
se desea trabajar.
• Los Biorreactores mas usados a nivel industrial son los agitados sin
aeración para la obtención de productos tradicionales (vinos,
cerveza, entre otros.); y la síntesis de la mayoría nuevos productos
requiere el crecimiento de m.o.s en recipientes areados con
agitación.
BIBLIOGRAFÍA
• Biotecnología para ingenieros sistemas biológicos
• Rafael H. Aramades y Osiris C. Ocando. Experiencia en
biotecnología empresa y centro de vinculación universidad-
empresa en América latina y el caribe. Tercer mundo editores S.A.
2000
PREGUNTAS/INQUIETUDES