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Presentación de biorreactores diversos

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Presentación de biorreactores diversos

  1. 1. Índice Objetivos……………………………………………………………………………….…3 Introducción………………………………………………………………….…………4  Biorreactor de agitación……………………………………………………………………..………..6  Fermentador con agitador de turbina………………………………………………………..…..…7  Tipo de impulsores en los biorreactores con agitación……………………………..…..……8  Columna de burbujeo………………………………………………………………………………..…9  Distribuidores estáticos de gas…………………………………………………………………….….10  Reactores de tiro o corriente de aire……………………………………………………………..11  Lechos empacados………………………………………………………………………………………13  Lechos fluidizados………………………………………………………………………………………14  Lechos de goteo………………………………………………………………………………………….15  Aireados y agitados…………………………………………………………………………………….16  Clasificación de Biorreactores por Forma de Operación……………….…...…………...17 7Biorreactor de Lote (Batch)…………………………………………………………………….…..……18  Biorreactor de Lote Alimentado (Feed-Bach)……………………………………………..……19  Biorreactor continuo ………………………………………………………………………….…………20 Desarrollo Experimental………………………………………………………….21 Bibliografía ……………………….……………………………………………..……22
  2. 2. Objetivo Identificar y describir los diferentes tipos de biorreactores y sus partes accesorias, al igual que la forma como se operan, controlan, esterilizan, cargan y descargan, etcétera.
  3. 3. Introducción Los biorreactores son recipientes de reacción, en los que se crean técnicamente las condiciones óptimas para el cultivo y multiplicación de microorganismos, para la formación de productos óptimos. Las características que debe reunir un biorreactor se encuentran:  Calidad de mezclado, tiempo de mezcla y patrones de flujo que beneficien la distribución de la materia prima en el biorreactor y la conversión a producto.  Altas velocidades de transferencia de masa, momento y calor, con un bajo costo o económicamente redituable.  Factibilidad técnica y económica en la construcción de unidades de gran volumen.  Bajos costos de operación y mantenimiento  Operación aséptica.
  4. 4. Introducción Se cuenta con distintos tipos de biorreactores, entre los principales están:  Tanques agitados.  Columna de Burbujeo.  De Circulación (Tiro de aire o Air-lift)  Lechos empacados  Lechos fluidizados  Lechos de goteo  Aireados y agitados
  5. 5. Biorreactor de agitación.Los fermentadores agitados se utilizan generalmente para cultivos aeróbicos y exhiben un comportamiento en la concentración de sustrato como el que se observa:
  6. 6. Fermentadorcon agitación de turbina
  7. 7. Tipo de impulsores en los biorreactores con agitación:
  8. 8. Columna de burbujeo Es el fermentador más sencillo. No cuenta con agitación mecánica. Su hidrodinámica y demás características dependen del comportamiento de las burbujas formadas en el difusor.
  9. 9. Distribuidores estáticos de gas.
  10. 10. Reactores de tiro o corriente de aire (Reactor Air-lift) El rasgo característico que los diferencia de los de columna de burbujas es que las corrientes de flujo de líquido están más definidas debido a la separación física de las corrientes ascendentes y descendentes.
  11. 11. Configuraciones de reactores de tiro de aire.
  12. 12. Lechos Empacados  Se utilizan con biocatalizadores inmovilizados o en forma de partículas.  Consiste en un tubo generalmente vertical, relleno o empacado con partículas de catalizador.  El medio de cultivo puede alimentarse por la parte superior o inferior de la columna y forma una fase líquida continua entre las partículas.  En los lechos empacados, el daño debido al desgaste de las partículas es mínimo en comparación con los reactores agitados.  Se emplean a nivel comercial con células y enzimas inmovilizadas para la producción de aspartato y fumarato y en la separación de isómeros de aminoácidos
  13. 13. Lechos Fluidizados El fundamento de operación se basa en el flujo hacia arriba de un líquido sobre un lecho empacado de partículas de catalizador de tamaño y densidad apropiados, éste se expande debido al movimiento ascendente de las partículas. Se utilizan en el tratamiento de residuos con arena o un material similar que soporta la mezcla de poblaciones microbianas. Pueden utilizarse con organismos floculantes en los procesos de fabricación de la cerveza o en la producción de vinagre.
  14. 14. Lecho de Goteo También llamado tricklebed es una variación del lecho empacado. Son los más tradicionales. El sustrato se hace pasar lentamente por la matriz empaquetada que contiene al microorganismo (un proceso semi-continuo, aunque permiten trabajar también en discontinuo), lo que supone la consideración de un tiempo de residencia en dicha matriz. El líquido es suministrado en forma de “spray”.
  15. 15. Aireados y Agitados  Este tipo de biorreactor es popular y fundamentalmente es el mismo que se utiliza con cultivos a pequeña escala.  Cuando el volumen de cultivo se incrementa, aparecen muchos problemas de escalado tales como:  incremento del estrés mecánico por la agitación del impulsor,  incremento de espuma y  adición de las células a la superficie interior del biorreactor.  Agitación mecánica.
  16. 16. Clasificación de Biorreactores por Forma de Operación: De acuerdo a la forma de operación los biorreactoresse pueden clasificar como: Biorreactor de Lote (Batch) Biorreactor de Lote Alimentado (Feed-Bach) Biorreactor continuo
  17. 17. Biorreactor de Lote (Batch) Es un reactor donde no existe flujo de entrada ni de salida, es simplemente un reactor con un agitador que homogeniza la mezcla. Se le debe suministrar oxígeno de manera continua mientras se elimina el dióxido de carbono y otros gases producidos en el proceso. Su costo depende del tiempo necesario para alcanzar la concentración de producto deseados.
  18. 18. Biorreactor de Lote Alimentado (Feed-Bach) Este tipo de biorreactor se opera con una alimentación continua de nutrientes, pero no existe un flujo de salida continuo. Se pretende es controlar la cantidad de sustrato que se utiliza, ya que existen ciertas reacciones que no deben de superar determinada concentración de sustrato porque podría haber menor producción o inclusive dejar de producir lo que queremos. En este caso el volumen dentro del reactor va aumentando hasta cierto punto en el cual es necesario descargarlo.
  19. 19. Biorreactor continuo Mientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor, éste se alimenta constantemente de material reactante, y también se retira ininterrumpidamente los productos de la reacción.
  20. 20. Desarrollo Experimental Conocer los Estudiar sus Inicio biorreactores a nivel laboratorio componentes Visitar planta de Conocer los tratamiento “Aguas de Estudiar sus biorreactores a nivel San Juan Ixhuatepec, componentes planta pilotoS.U.” o planta de FERMIC Fin
  21. 21. Bibliografía DORAN,Pauline (1998), Principios de ingeniería de los bioprocesos, Editorial Acribia, España. ATKINSON, B.,(2002) Reactores químicos, Reverté, 2° Edición, España. SCRAGG, (1999)Biotecnología para Ingenieros Sistemas biológicos en procesos tecnológicos, Limusa, México. HOPP, V.,(1984) Fundamentos de tecnología química para formación profesional, Reverté, España.

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