UNIDAD 2 DE BIORERACTORES

DEFLECTORES

Son platos que se adhieren y actúan para convertir el flujo tangencial generado por el impulsor en flujo axial

FLUJO DE LOS DEFLECTORES

FLUJO TANGENCIAL

Diferencia de agitación y mezclado

Agitación: movimiento del líquido. Es fundamental para procesos aerobios o en la producción de enzimas oxidativas. Mezclado: distribución azarosa de una o más fases que al inicio estuvieron separadas.

Mezclado

Operación unitaria a partir de 2 o más componentes, dispersados inicialmente se obtiene una mezcla uniforme, se utiliza para el proceso de modificar la comestibilidad o calidad de los alimentos

Factores por las que se ve afectado el proceso de mezclado en el biorreactor

μ del medio. Volumen total del medio. Dimensiones del biorreactor. Diseño de los impulsores (tamaño y forma). Velocidad de agitación

Cómo afecta la geometría del biorreactor en el mezclado

La forma de la base de los tanques agitados afecta la eficiencia de la mezcla. Una base redondeada siempre favorecerá el mezclado. La energía requerida para suspender sólidos en tanques agitados es sensible a la forma de la base del recipiente

AGITACION

Movimiento inducido de un material en forma específica, manera circular. El mezclado se obtiene mediante un proceso de agitación

Importancia de la agitación de un biorreactor

Mejora la disponibilidad de nutrientes en el medio de producción. Mantiene constante la [ ] de O- en los reactores. Disminuye el efecto de la [ ] de reactivos y productos sobre el metabolismo de m.o al evitar zonas de [ ]. Mejora la transferencia de calor propiciando una T homogénea en todo el biorreactor.

Partes de un biorreactor (esquema)

Ejemplos del uso de agitación en un proceso

Disolución de sólidos en liquido (azúcar y H20). Dispersión de un gas en un líquido (O- en caldo de fermentación). Dispersión de 2 fases no miscibles (grasa en la leche).

Turbina en un biorreactor

Amplio intervalo de μs, en líquidos pocos μ, producen corrientes intensas, q se extiende por todo el tanque y destruyen las masas de líquido estancado, Las corrientes son radiales y tangenciales

HELICE

Flujo axial, opera con velocidad elevada y se emplea para líquidos pocos μ. Los agitadores de hélice pequeñas y los mayores. Los corrientes de flujo, q parten del agitador, se mueven a través del líquido de una dirección determinada hasta que son desviadas por el fondo a las paredes del tanque.

Tipo de líquidos que se utilizan en agitador tipo hélice

En líquidos pocos viscoso, líquidos inmiscibles, preparación de soluciones muy [ ], jarabes, salmueras y emulsiones.

Tipos de hélices

Hélice de 3 hojas, Hélice de atada, Hélice cubierta

Tipos de impulsores en un biorreactor

Impulsor de paletas, impulsor tipo ancla, impulsor tipo hélice, impulsor de turbina e impulsor de disco

Fluido

Sustancia que tiene la capacidad de fluir y adaptarse a la forma de su contenedor. Los fluidos tienen propiedades físicas distintivas, como la viscosidad, la densidad y la presión.

Fluidos newtonianos

Fluido que tiene una μ q puede ser considerada como constante en el t con una curva q muestra la relación q existe entre el esfuerzo vs la tasa de deformación sea de forma lineal

Propiedades de un fluido newtoniano

No tienen ningún tipo de propiedades elásticas, Son incomprensibles, son isotópicos e irreales, La μ depende de la T y las P, Cuando el fluido se encuentra en T constante, su μ no cambia, T > < μ, La μ es inversamente proporcional al > T.

Fluido no newtoniano

Cambian su μ o comportamiento de fluido cuando se encuentra bajo algún tipo de estrés. Pueden actuar como un sólido, o en algunos casos resulta en un comportamiento opuesto y pueden volverse más veloces de lo q eran

 

antes. En el momento en q se elimine la tensión q se ha generado sobre ellos, los fluidos volverán a su estado anterior.

Número de Reynolds para qué sirve

La transición de flujo laminar a turbulento depende no solo de la velocidad del fluido, sino también de su viscosidad y densidad y de la geometría del sistema de flujo. Un parámetro utilizado para caracterizar el flujo de fluidos es el número de Reynolds. Para flujo completo en tuberías con sección transversal circular, el número de Reynolds (Re).

Ecuación de Reynolds

Número de Froude

# adimensional q relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y las fuerzas de G q actúan sobre un fluido

Número de potencia

Relación adimensional utilizado en el cálculo de cargas de potencia del impulsor.

Tiempo de mezclado

Parámetro para evaluar la efectividad de la mezcla y se aplica para la caracterización del flujo en fermentadores y reactores. Es el t necesario para alcanzar un cierto grado de homogeneidad partiendo de un estado completamente segregado.

Trazador

Son ácidos, son bases, son disoluciones salinas concentradas, son detectores son medidores de pH y son células de conductividad

Factores que influyen en el tiempo de mezclado

Dependerá de su diseño (geometría, formas de las hélices etc.), de la viscosidad del medio que se esté utilizando y por supuesto de las RPM con que se trabaje

Reología

Se ocupa del estudio de las propiedades de flujo y deformación de los fluidos y los materiales deformables