Biorreactores1.pdf
- 1. Carlos Huaman, Brenda Maily Useda Mayhua, Yackelin UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA BIOTECNOLOGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL BIORREACTORES, TIPOS Y APLICACIONES EN BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL ESTUDIANTES Soto Gonzales, Herbert Hernán DOCENTE
- 2. Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichosr organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaerobio. Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero inoxidable. INTRODUCCION
- 3. Primero que hay que entender en el diseño de reactores biológicos es que contrario a los químicos, sucinéticano está determinada exclusivamente por la velocidad de reacción y las variables que la determinan. REACTOR BIOLOGICO Y SU DISEÑO Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de cultivo. Mantener constante y homogénea la temperatura. Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. Prevenir la sedimentación y la floculación. Permitir la difusión de gases nutrientes a la velocidad requerida por el cultivo. Mantener el cultivo puro. Mantener un ambiente aséptico. Maximizar el rendimiento y la producción.
- 4. DE LECHO FIJO O EMPAQUETADO EN COLUMNA DE BURBUJAS DE LECHO FLUIDIZADO DE LECHO DE GOTEO DE ENZIMAS O CELULAS INMOVILIZADAS TIPOS DE REACTORES
- 5. MODO DE OPERACIÓN Y SISTEMAS DE CULTIVO El modo de operación de un sistema de cultivo, es sinónimo del modo de operar del biorreactor o fermentador. DISCONTINUO(batch): se coloca dentro del biorreactor la carga total de cada proceso de cultivo o fermentación y se dejar que se lleve a cabo el proceso productivo SEMICONTINUO (fed-batch): por lotes alimentados, con alimentación de entrada (F1); se alimenta una línea de entrada o alimentación (F1) para que el sistema de cultivo tenga un producto (biomasa) con máximo de crecimiento (exponencial) y aumente la productividad. CONTINUO (continuos): por quimioestato, se alimenta una línea de entrada F1 o alimentación y se drena una línea de salida F2 o lavado; de manera que los flujos o caudales de ambas líneas sean iguales y la producción sea continua.
- 6. CARACTERISTICAS DE REACTORES El diseño de los biorreactores es cilíndrico Los biorreactores varían de tamaños milimétricos hasta llegar a los metros cúbicos La mayoría de los biorreactores son de acero inoxidable. Los biorreactores mantienen condiciones ambientales en un mismo estado Mantienen las células de un cultivo uniformemente distribuidas Los biorreactores previenen la sedimentación y la floculación
- 7. CLASES DE BIORREACTORES En el tratamiento de las aguas residuales se emplean reacciones químicas y biológicas que transcurren tanques llamados reactores. Las principales clases de reactores actualmente empleados son: Reactor de flujo intermitente, también llamado reactor batch o de cochada Reactor de flujo pistón, conocido también como reactor de flujo tubular. Reactor de mezcla completa o reactor de tanque agitado con flujo continuo Reactores de mezcla completa conectados en serie Reactor de lecho empacado Reactor de lecho fluidizado; y Reactor de manto de lodos con flujo ascendente.
- 8. REACTOR TIPO BATCH El reactor batch o discontinuo es un tipo de reactor químico en el que al inicio del proceso se cargan los reactantes, el medio y los catalizadores, permitiendo que la reacción transcurra hasta su finalización. Entonces se retiran los productos del reactor. De esta forma el reactor queda en capacidad de iniciar un nuevo ciclo de funcionamiento. los reactores batch tienen la ventaja de su versatilidad y costo de instalación; aunque su costo de operación es más alto.
- 9. CARACTERÍSTICAS DEL REACTOR BATCH APLICACIONES Carga discontinua sistema cerrado estado no estacionario funcionamiento flexible costos relativos fases de reacción pequeñas escalas se usa en la producción industrial en pequeña escala, en la investigación científica en estudios de calorimetría, en la cristalización, cinética, polimerización, y síntesis se utiliza en la industria farmacéutica Se emplea en la elaboración de polioles y poliglicoles
- 10. Un reactor de mezcla completa es un recipiente tipo tanque, el cual debe mantenerse agitado todo el tiempo que esté funcionando. Este tipo de reactores poseen una entrada de reactivos y una salida de productos constante, existiendo una homogeneidad en cualquier punto dentro del tanque, lo que facilita la reacción química que se produce en su interior. REACTOR DE FLUJO DE MEZCLA COMPLETA (RFMC)
- 11. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS REACTORES DE MEZCLA COMPLETA (CSTR) VENTAJAS DESVENTAJAS Ofrecen un muy buen control de la temperatura. Pueden ser adaptados fácilmente a trabajar con dos fases. Su costo de operación es bajo. Operan en estado estacionario, por lo tanto, no se requiere parar la producción. Pueden ser utilizados en serie. Su construcción es sencilla. Ideales para procesos que requieren homogeneización. Baja conversión por unidad de volumen. De requerir posibles bypass o canales extras, estos tendrán agitación pobre. No son recomendables para procesos que se lleven a cabo a presiones elevadas. Por lo general, son utilizados en fase gaseosa.
- 12. REACTOR DE FLUJO PISTON (PFR) Los reactores de flujo pistón son reactores químicos homogéneos que trabajan en estado estacionario, es decir, las propiedades de este tipo de reactores son constantes en el tiempo. También son conocidos como PFR (Plug Flow Reactor) y se caracterizan por no mezclar de forma axial las corrientes que se encuentran dentro de los reactores y que forman parte del proceso
- 13. APLICACIONES CARACTERÍSTICAS para sistemas reactivos de gases y vapores. Son ideales cuando se requiere una producción grande de manera continua. utilizados tanto para reacciones exotérmicas o endotérmicas. Pueden ser utilizados como reactores de lecho fijo. para la refinación de petróleo y producción de butano, etano y propano. Flujo continuo y no necesariamente constante de las corrientes de entrada y salida (flujo de tipo pistón dentro del reactor). Trabajan en régimen estable. Ausencia de mezclado axial dentro del reactor. La densidad puede variar según la dirección del flujo. Puede existir transferencia de calor entre el reactor y los alrededores. Las reacciones químicas se desarrollan en un sistema abierto.
- 14. APLICACIONES DE BIORREACTORES Producción de enzimas, proteínas y anticuerpos Tratamiento de aire contaminado (biodepuración) Depuración de aguas residuales Biolixiviación de minerales Los biorreactores generalmente son utilizados para el cultivo de las células Los biorreactores ayudan a acelerar los cultivos celulares Los biorreactores son útiles en ingenierías de tejidos