- Resumen
- Bioprocesos
- Fermentadores agitados
mecánicamente - Aplicación de la
configuración normalizada en fluidos
Newtonianos - Otras
configuraciones de bioreactores tipo tanque
agitado - Fermentadores
agitados neumaticamente - Referencias
Resumen
Se realiza una revisión en la literatura consultada
sobre bioprocesos y sus etapas principales y hace
énfasis en las principales características de
los diferentes tipos de bioreactores o
fermentadores donde se lleva a cabo las
bioreacciones de la industria
biotecnológica, la aplicación de uno u otro
dependerá de los requerimientos de cada proceso en
particular.
Palabras clave: Bioprocesos;
fermentadores
1.
Bioprocesos
Se denomina bioproceso a cualquier
operación que involucre la transformación en
productos de un sustrato
determinado mediante los
microorganismos, los cultivos de células
animales o
vegetales o por materiales
derivados de estos como las enzimas. Un
bioproceso está compuesto de tres etapas
principales; la primera etapa se define como
la preparación de la materia prima
donde se realizan diferentes operaciones
necesarias para llevar a cabo con éxito
las biotransformaciones, entre esas operaciones se encuentran el
tamizado, la reducción de tamaño, la
hidrólisis y otras operaciones comunes a muchos procesos
industriales, existen también operaciones como la
formulación de los medios de
cultivo y los proceso de esterilización, que
resultan específicas de la industria
biotecnológica; posteriormente la etapa de la
bioreacción en la cual se producen las
transformaciones del sustrato para convertirlo en biomasa o en
biomasa más metabolitos primarios o secundarios
posteriormente se emplean los bioreactores o
fermentadores de diferentes tipos y volúmenes
desde la escala de
laboratorio
hasta la industrial. Existen muchos tipos de bioreactores
cada uno diseñado de manera que se pueda adaptar a
las condiciones de operación necesarias para optimizar la
producción del compuesto de interés,
hasta el momento los más utilizados son
los reactores del tipo tanque agitado y
los reactores de elevación con aire
comúnmente conocido cono airlift
Por último la etapa de tratamiento de los
productos de la bioreacción donde se
realizan las operaciones de separación mecánica, extracción,
concentración y purificación del material
deseado.
2. Fermentadores
agitados mecánicamente
Los fermentadores aireados más empleados en la
industria, es el tipo tanque agitado, se logran con los
mismos el 93% (en valor del
producto) de
toda la producción biotecnológica. La
configuración normalizada empleada en los reactores tipo
tanque agitado mecánicamente es la que se muestra en la
figura 1. La altura del líquido normalmente iguala
el diámetro del tanque y la agitación se suministra
por una turbina de disco de 6 hojas, tipo Rushton, con un
diámetro de 1/3 del diámetro del tanque y colocada
a una distancia a la base del tanque igual a un diámetro
del impelente. Cuenta además con cuatro deflectores
igualmente espaciados, con un ancho igual a dT/12,
para prevenir la formación de vórtices y el
gas (aire u
oxígeno) se dispersa a través de un
distribuidor de gas (sparger), situado debajo del
impelente, en el eje de la vasija. Este distribuidor en ocasiones
se reduce a una simple tobera, aunque en otros casos se usan
dispositivos más o menos complejos. El uso de la turbina
tipo disco evita que se produzca la canalización del gas
por el eje del impelente y ayuda a lograr una correcta
dispersión del gas en el liquido
Figura 1 Fermentador normalizado tipo tanque
agitado
h Configuración – Tubo cilíndrico con agitador
que se puede colar por debajo de la base o encima de la tapa,
puede ser desmontable el vaso de vidrio para
autoclavear, vaso de acero inoxidable
se esteriliza in sito
h Cuenta con sondas para medir pH,
oxígeno disuelto, espuma, temperatura,
potencial redox.
h Tiene diseñada una camiseta o chaqueta, espaciador de
aire, deflectores, filtros de aire, impelentes, sello
mecánico, motor
hLa capacidad del fermentador se define como: Volumen total del
fermentador + volumen de trabajo +
espacio muerto o libre
3. Aplicación de la
configuración normalizada en fluidos
Newtonianos
La potencia mecánica requerida para la agitación
no gaseada de tanques, se determinan a través de los
gráficos de "Número de Potencia"
versus "Número de Reynolds del impelente" (Figura
2). El Número de Potencia y el Número de
Reynolds del impelente se definen, respectivamente,
como
(1.1)
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