Tipos de Reactores

 

TIPOS DE REACTORES El biorreactor debe cumplir con lo siguiente:  

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Mantener las células uniformemente distribuidas en el cultivo. Proporci Prop orciona onarr un siste sistema ma de aire aireació ación n adecua adecuado do para cubrir las nece necesida sidades des metabólicas de los microorganismos. Mantener constante y homogénea la temperatura y el pH. Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. Prevenir la sedimentación y la floculación.  Prevenir la sedimentación y la floculación. Mantener un ambiente aséptico. Reducir al máximo el tiempo del proceso.

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Tipos más comunes de biorreactores utilizados en procesos industriales: 1. Tanque Tanque agitado agitado:: a) fermentado fermentado intermite intermitente nte (Ferment (Fermentado adorr batch) batch) b) Fermenta Fermentador  dor  continuó de tanque de agitado (FCTA). 2. Colu Column mnas as de de burb burbuj ujeo eo 3. Air lliift 1. REACTO REACTOR R DE TANQUE TANQUE AGITAD AGITADO O (Continu (Continuo o o Discontin Discontinuo) uo)   Características generales: Recipientes cilíndricos alargados con una relación altura: diámetro de 2:1 o mayor. Este diseño permite un mayor tiempo de contacto de las burbujas de aire con el líquido conforme ascienden. La base del tanque se redondea para evitar zonas estancadas. Se mantienen homogéneos mediante agitación mecánica. Poseen un eje central movido por un motor que soporta uno o más agitadores. Este eje puede estar  soportado por la parte superior o desde el fondo del reactor. Con deflectores para mantener la turbulencia y favorecer el mezclado e impedir la formación de vórtex. Con Co n agita agitado dores res en la parte parte su supe perio riorr que que rom rompe pen n la espum espuma a (sepa (separad rador or de espuma). Los fermentadores están provistos de: Mecanismos de agitación y aireación. Sistemas para el control de Temperat Temperatura, ura, pH. Un sistema para el control de la espuma. Debe tener  un sistema para la toma de muestra y deflectores. 

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Reactor de Tanque Agitado Continuo (CSTR): Consta de un tanque con una agitación casi perfecta, en el que hay un flujo continuo de mate reaccionante y desde el cual sale continu cont inuamen amente te el material material que ha reaccion reaccionado ado (materia (materiall producid producido). o). La condici condición ón de agitación no es tan difícil de alcanzar siempre y cuando la fase líquida no sea demasiada demasiada viscosa

 

2. REAC REACTO TOR R DE COLUM COLUMNA NA DE BURBU BURBUJEO JEO Reactores sin agitación mecánica. Este tipo de biorreactor biorreactor carece de un sistema de transmisión mecánica para mezclar el caldo de cultivo, es básicamente un contenedor cilíndrico con un eyector de gas en el fondo. Este gas es expulsado en formas de burbujas ya sea hacia una fase liquida o hacia una suspensión solida-liquida. Son exactamente utilizados como reactores polifásicos. Características: Se inyecta el gas por el fondo, mediante un disco perforado que hace las veces de difusor. Las burbujas de gas ascienden a través del líquido. Se colocan placas horizontales perforadas a lo largo de la columna (a intervalos) para mejorar la transferencia de oxígeno. El mezclado lo proporciona el movimiento del gas a través del líquido. Recipiente cilíndrico con relación altura: diámetro de 6:1 o mayor (para lograr una transferencia de oxígeno eficaz). La temperatura se mantiene constante con camisas refrigerantes o serpentines colocados en el interior del recipiente. 

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Generalmente hay 2 modos de operación que son válidos: El modo continuo y el modo Semi-continuo; Semi-contin uo; En el modo continuo el gas y la suspensión suspensión fluyen simultáneamente hacia la co colum lumna na y la su suspe spens nsión ión que deja deja la col column umna a es recicl reciclad ada a ha hacia cia el tanqu tanque e de alimentación, además de que la velocidad superficial del líquido es mantenida siendo menor a la velocidad superficial del gas en por lo menos un entero. En el modo semicontinuo, la suspensión es estacionaria, es decir que no hay adición constante de líquidos mientras existe el burbujeo constante.

3. REAC REACTO TOR R DE DE TIPO TIPO AIR AIR LIFT LIFT Son conocidos también como biorreactores de elevación con aire o rizo. Los Reactores  Airlift (ALR) se dividen en cuatro secciones bien definidas definidas que son: el Top, la base, el Dowcomer o canal de descenso y el Riser o canal de ascenso. Características generales:  

Consiste en dos cilindros concéntricos.  Agitación por inyección  Agitación inyección de aire. aire.

 

El gas gas (aire) (aire) es inyect inyectad ado o en la col column umna a interi interior or y circu circula la a través través del tubo tubo concéntrico interno en forma ascendente (al igual que el líquido). El gas sale por la parte superior, dejando el líquido más pesado, libre de burbujas, burbujas, que recircula en forma descendente por el espacio exterior. La densidad del fluido es menor en la zona ascendente, la que recibe el gas, respecto a la zona descendente. Esta diferencia de densidad del líquido en las dos columnas, genera una circulación de 

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líquido ascendente en el compartimento interno y descendente en el externo. El comportamiento comportamiento de las fases en el interior de un tanque airlift, y la forma de producir la homog homogen eneiz eizaci ación ón y mezcl mezcla a de las mismas mismas se pu pued ede e en enten tende derr co como mo un una a comple compleja ja interacción de las siguientes cuatro zonas diferenciadas en el mismo: 

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ZONA DE ELEV ZONA ELEVACI ACION: ON: Secto Sectorr dond donde e el ga gas s se dispe dispersa rsa produ producie ciend ndo o un una a corriente ascendente que arrastra otras fases existentes en el reactor. ZONA EXTERIOR O CORONA: Sector paralelo al anterior y que está conectado con este por la región superior e inferior del tanque. Las fases arrastradas por el ascen ascenso so del del gas gas en la zo zona na de elevac elevación ión,, so son n recirc recircul ulad adas as en la coron corona a con dirección descendente. ZONA SUPERIOR: SUPERIOR: También se la define como zona superior de inversión del flujo y es el sector en el que se produce la separación de la fase gaseosa del resto de fases del tanque, permitiendo así que las fases densas desciendan por la corona, pudi pudien endo do habe haberr recirc recircul ulaci ación ón de gas gas si ex exist iste e ar arras rastre tre,, circu circunst nstan ancia cia qu que e se produce si la velocidad del líquido en el descenso es mayor que la del gas en la elevación. ZONA INFERIOR: Este sector se encuentra sobre la placa de inyección del gas y es otra zona de inversión de flujo donde conectan las corrientes de circulación de la corona con la de ascenso de la zona de elevación.

Se pueden distnguir distnos tpos de circulación en el inerior de los mismos, lo que ha llevado a la siguiene clasifcación de los airli: 

Tanques airli de circulación inerna: Ese tpo de confguración puede enenderse como una columna de burbuja sencilla ransormada enaun sisema con dosubo zonas dierenciadas con ujos de ascendenes y descendenes gracias la inserción de un e levador elevador donde

 

convergen las burbujas del caudal de gas inyecado. Ora posibilidad de circulación para ese mismo diseño consise en inducir el ascenso del ujo de burbujas por la zona exerior o corona obligando a las ases densas a descender por el ubo inerior 

Tanques airli de circulación exerna: En ese tpo de diseño el ubo elevador y la corona son ubos separados y conecados por la zona superior y la zona inerior.

BIBLIOGRAFIA:  Atkinson,B.  Atkinson ,B. Reactores Reactores bioquímicos. bioquímicos. Editorial Editorial Reverté Reverté S.A. (2021). Retrieved 8 April 2021, from http://www.aulavirtual-exactas.dyndns.org/claroline/backends/download.php? url=L1RFT1JJQVMtQ09MT1FVSU8vQ2xhc2VfMTFfLV9CaW9ycmVhY3RvcmVzX zIwMTkucGRm&cidReset=true&cidReq=BIOALIM (2021). Retrieved 8 April 2021, from http://www.aulavirtual-exactas.dyndns.org/claroline/backends/download.php? url=L1RFT1JJQVMtQ09MT1FVSU8vQ2xhc2VfMTFfLV9CaW9ycmVhY3RvcmVzX zIwMTkucGRm&cidReset=true&cidReq=BIOALIM 

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