Presentacin de PowerPoint

BIOREACTOR DE COLUMNA DE BURBUJA Hiaraced Arenas LpezGabriela Esquitin Prez Karina Hernndez MendozaJos Luis Martnez Arias Lourdes Martnez HernndezMariana Mendoza Jurado Leonardo Sarabia Altamirano

INGENIERIA DE LAS FERMENTACIONES81BT1

BiorreactorRecipiente en el que se lleva a cabo una transformacin qumica en la que interviene un biocatalizadorUtilizado en procesos industriales de produccin de medicamentos, enzimas.Provee un ambiente ptimo para el crecimiento celular y la productividad asegurando el control de distintos parmetros tales como temperatura, pH, etc. En todos estos reactores se involucran diferentes fases y tanto sustratos como nutrientes deben ser transferidos de una fase a otra. Para hacer efectivo el grado de conversin deseado de reactantes a productos.

En fermentaciones aerbicas, se considera la transferencia de oxgeno de la fase gaseosa a la fase lquida como el problema ms importante en comparacin con el suministro de cualquier otro nutrienteEl biorreactor ideal debeMantener las clulas uniformemente distribuidas en el volumen de cultivoMantener constante y homognea la temperaturaMinimizar los gradientes de concentracin de nutrientesMantener el cultivo puroMantener un ambiente aspticoMaximizar el rendimiento y la produccinMinimizar el gasto y los costos de produccinReducir al mximo el tiempo del proceso

Clasificacin de biorreactoresPor su forma y tipo de agitacin De acuerdo a las fases: homogneos o heterogneos Por el tipo de operacin (continuos, semicontinuos, discontinuos)Biorreactores especiales: de estado slido y foto- biorreactores Biorreactores por su forma y tipo de agitacinAgitacin mecnica: utilizan equipos mecnicos

Agitacin neumtica: utilizan gas a presin

Biorreactores de columna

Caractersticas generales

Relacin h/: > 6/1, Reactores tubulares (COLUMNA DE BURBUJEO)Agitados neumticamente (gas a presin)Aireados: Distribuidores de aire Transferencia de calor: Serpentines, cambiador externoTipo de operacin: Discontinua, continuaAccesorios: Recirculacin (AIR-LIFT)Clulas disponibles a dao

Columna de burbujeoCaractersticas especificas

Fase slida (microorganismos) disuelta en fase lquidaClulas susceptibles a dao celularMicroorganismos floculantes(lecho fluidizado trifsico)

Caractersticas de diseo

Distribuidores de gas parte inferior del recipienteParte superior con mayor dimetro (arrastres): VsControl por velocidad de transporte de oxigeno sistemas bifsicos (control pelcula liquida )Diseo: f (flujo en el recipiente ): f (mezcla axial) Modelos de dos zonasBiorreactor de columna de burbujaLa aireacin y la mezcla se alcanza mediante la inyeccin de gas, proceso que requiere menos energa que la agitacin mecnica.

Hidrodinmica de la burbuja

Las columnas de burbujas son estructuras muy sencillas y consisten en su mayora en un recipiente cilndrico aparte del difusor para la inyeccin del aire comprimido.

No presentan estructuras internas, estos pueden ser tres veces ms grandes que su dimetro (relacin 3:1).

Reactores de columna de burbuja Son equipos donde el gas es distribuido en el fondo del recipiente y asciende en forma de burbujas a travs de la fase continuaLas caractersticas de la transmisin de calor depende por completo del comportamiento de las burbujas formadas en el difusor.

Existen diferentes regmenes de flujo dependiendo del caudal de gas, del diseo del difusor, del dimetro de la columna y de las propiedades del medio .

Un flujo homogneo se produce nicamente a caudales bajos de gas y cuando las burbujas que abandonan el difusor se distribuyen a lo largo de toda la seccin de la columna.

Todas las burbujas ascienden con la misma velocidad y no existe retromezcla de la fase gas.

La mezcla del lquido en este tipo de rgimen de flujo es bastante limitada y se reduce nicamente a su arrastre en las estelas de las burbujas.

Flujo heterogneo

En este rgimen, las burbujas y el lquido tienden a ascender por el centro de la columna mientras que en la proximidad de las paredes existe un flujo descendente de lquido.La circulacin de lquido arrastra a las burbujas y produce cierta retromezcla del gas.La transferencia de materia gas-lquido depende fuertemente del dimetro de la burbuja y de la cantidad de gas existente en la columna. En columnas que contienen lquidos no viscosos, estas variables dependen nicamente del caudal de gas. En los reactores de columna de burbujas es imposible predecir con exactitud los tamaos de las burbujas y las corrientes de circulacin de lquidoEs difcil calcular con exactitud el coeficiente de transferencia de materia.

Tipos de columna de burbuja Las etapas de la transferencia de masa, las cuales bajo ciertas condiciones manipulables de operacin determinan la velocidad a la que se realiza todo el proceso, pueden tener lugar antes o despus de la reaccin qumica; por lo tanto, el mayor esfuerzo tiende a alcanzar altas velocidades de transferencia, por ejemplo en el diseo del reactor, favoreciendo la creacin de grandes reas interfaciales y altos niveles de turbulencia, entre otros.

Columna de burbuja simple La ms simple configuracin de un reactor de columna de burbujeo es un cilindro vertical. El gas ingresa por el fondo a travs de un distribuidor de gas, el cual puede variar en su diseo.La fase lquida (fase continua) puede ser suministrada en lotes o ser alimentada en contraflujo a la fase gaseosa (fase dispersa). Por el contrario a las operaciones fsicas de transferencia de masa, el contraflujo no ofrece significativas ventajas, pues la propia reaccin conduce a cadas de concentracin suficientes durante el intercambio de materia. El reactor es calentado o refrigerado por medio de un sistema interno de intercambio de calor.

hay otra parte importante en el escrito chequenlo esta abajo del a imagen de columna de burbuja simple para que lo resuma todo y lo podamos meter oki

Columna de burbuja modificadaExisten muchas variaciones al tipo de columna de burbujeo simple, todas adaptadas a necesidades prcticas particulares.

La incorporacin de platos perforados en las variaciones que incluyen hasta la dispersin por un solo agujero, transforma el modelo simple de una columna de burbujeo en una versin de cascada multietapas. Esta nueva distribucin de gas sobre los platos perforados intensifica la transferencia de masa, reducen la fraccin de grandes burbujas y previenen el retromezclado en ambas fases.

El mismo efecto puede ser conseguido en columnas de burbujeo empacadas o mezcladores estticos. Columnas multicapas se obtienen mediante la incorporacin de dispositivos de enfriamiento, previniendo la circulacin de lquido y haciendo uniforme la distribucin de flujo de gas sobre el reactor.

hay mas parametros que megustaria que los chequen en el escrito aparate al final de esto estan algumas medidas de un biorreactor eso serviria como comparacion del nuestro con uno de referncia ok

Ventajas Estos equipos presentan:

Bajos costos de fabricacinConstruccin ms sencillaCostos operativos mnimos Buen mezclado Alta eficiencia de transferencia de calor y masaDesventajas La formacin requiere una dispersin mecnica o la adicin de agentes antiespumantes al medio.

Se produce la coalescencia que pueden alterar el tamao de la burbuja.

La ruptura de las burbujas es causada por las fuerzas dinmicas de presin que el flujo lquido turbulento ejerce sobre stas.Lecho fluidizado

m.o. aerobios y anaerobiosm.o. susceptibles de dao celularFcil control y medidaIntroduccin catalizador activoVelocidad minina de fluidizacin con recirculacin lquidaPequeas partculas con elevada rea Mala estabilidadComplejidad de diseoNo esterilidad

Flujo slugUna situacin especial se presenta en columnas estrechas, generalmente usadas para trabajos de laboratorio, las burbujas grandes son estabilizadas en la zona heterognea por la pared del tubo y se elevan en la columna a manera de flujo pistn. Estas burbujas elongadas (conocidas como slugs) ocupan prcticamente la totalidad de la seccin transversal y continan creciendo por la recoleccin de burbujas pequeas a lo largo de su viaje ascendente.

Tipo de operacin Procesos en batch o discontinuos : las clulas se cultivan en un recipiente con una concentracin inicial, sin que esta sea alterada por nutrientes adicionales o el lavado, por lo que el volumen permanece constante y solo las condiciones ambientales del medio ( pH, temperatura, la velocidad de agitacin, etc), son controladas por el operador.

Procesos continuos: consiste en alimentar nutrientes y retirar productos continuamente de un biorreactor. Bajo ciertas condiciones el cultivo puede alcanzar un estado estacionario donde no existe variacin con el tiempo del volumen del biorreactor. De esta manera se pueden utilizar para producir sustancias biolgicas a condiciones optimas y para estudios fisiolgicos

Factores que afectan el procesoTemperaturapHPresin de gasAgregados de clulasesterilizacinestan en el trabajo escrito que les envie chequen si los metemos o no reas de aplicacinde columna de burbuja Utilizados en la industria

QUMICABIOTECNOLOGAPETROQUMICAFARMACETICAMETALRGICA,

Para la produccin

cido ctricocido lcticoEnzimas esteroidesCerveza vinagre levadura para panificacin. GRACIAS