DISEÑO DE BIORREACTORES BUENO

5/11/2018 DISEÑO DE BIORREACTORES BUENO - slidepdf.com

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DISEÑO DEBIORREACTORES



El diseño en bioingeniería no es solo la aplicación deconceptos básicos y teóricos que conlleven a lograr unprototipo; para la realización integra de un modelo, otra

gran parte, trata de la adaptación creativa y de lautilización del ingenio propio para lograr el objetivo deconjuntar el ambiente biológico de un cultivo vivo con elambiente artificial de un dispositivo controlado; este esel resultado denominado biorreactor o reactor biológico.

Un biorreactor es por tanto un dispositivo biotecnológicoque debe proveer internamente un ambiente controladoque garantice y maximice la producción y el crecimientode un cultivo vivo; esa es la parte biológica.Externamente el biorreactor es la frontera de protegeese cultivo del ambiente externo: contaminado y no

controlado. El biorreactor debe por tanto suministrar loscontroles necesarios para que la operación o proceso selleve a cabo con economía, alto rendimiento(productividad) y en el menor tiempo posible; esa es laparte tecnológica.



CULTIVOS Y FERMENTACIONES:

► Lo primero que se define en el diseño de unbiorreactor es el propósito de utilización; esdecir, que tipo de cultivo se va a utilizar, elmodo de operar y/o el proceso de cultivo.

►

Una fermentación es un proceso biológico obioproceso que consiste en la descomposiciónde la materia orgánica por microorganismosfermentadores (bacterias y hongos).

►Un cultivo también es un bioproceso; pero

generalmente se asocia a organismos omicroorganismos superiores (en orden jerárquico) a las bacterias; los cultivos son casitodos del Reino Eucariota.



CLASIFICACIÓN DE LOS BIORREACTORES:► Clasificación Operativa: Tanto biorreactores como

fermentadores se clasifican primeramente de acuerdo al modode operación: discontinuo, semicontínuo, continuo. Esta es unaclasificación operativa y se aplica a cualquier reactor, seaquímico o biológico.

► Clasificación Biológica: Los sistemas biológicos debeninteraccionar con el ambiente externo para poder crecer ydesarrollarse; es por eso que los bioreactores se clasificanbiológicamente de acuerdo al metabolismo procesal del sistemade cultivo: anaeróbico, facultativo, aeróbico. Los bioprocesos decultivo y las fermentaciones están basados en el metabolismocelular del cultivo. El metabolismo define los parámetros ycaracterísticas operativas-biológicas de diseño y de operación delbioreactor.

► Clasificación Biológica-Operativa: Ambas clasificaciones, sonprocesalmente interdependientes y en su conjunto afectan eldiseño final del biorreactor. Al conjuntarse ambas clasificaciones,se juntan también la función operativa y la biológica paraestablecer entre ambas un propósito de utilización, el modo decultivo y el bioproceso.



BIOREACTORES Y TIPOS DE CULTIVO:

►Los sistemas biológicos que determinan elmetabolismo celular de cultivo y el modoprocesal-biológico del sistema son:

►Células y microorganismos anaeróbicos.►Células y microorganismos facultativos.

►Células y microorganismos aeróbicos.



Posibles sistemas de cultivo que sepueden realizar

►Cultivos Microbianos Anaeróbicos.►Cultivos Microbianos Facultativos.

►Cultivos Microbianos Aeróbicos.►Cultivos Celulares Aeróbicos y Facultativos.►Cultivos Celulares Aeróbicos Estrictos.►Cultivos Enzimáticos.



MODO DE OPERACIÓN Y SISTEMAS DE CULTIVO

► El modo de operación de un sistema de cultivo, essinónimo del modo de operar del biorreactor o

fermentador. Éste no solo influye en el diseñopropio del reactor, también, en el modelo cinéticode crecimiento del cultivo y en el proceso deproducción. Existen tres modos de cultivo aunadosa tres modos básicos de operación:



DISEÑO DE UN BIOREACTOR DISCONTÍNUO

► Por lotes o tandas, sinalimentación; se colocadentro del biorreactor lacarga total de cadaproceso (tanda o lote) de

cultivo o fermentación y sedejar que se lleve a caboel proceso productivo o lafermentación por el tiempoque sea necesario; el cuál

se denomina tiempo deretención.



DISEÑO DE UN BIOREACTOR SEMICONTÍNUO

► Por lotes alimentados, conalimentación de entrada;se alimenta una línea deentrada o alimentación

para que el sistema decultivo tenga un producto(biomasa) con máximo decrecimiento (exponencial)

y aumente laproductividad.



DISEÑO DE UN QUIMIOESTÁTO:CULTIVO CONTÍNUO

► Por quimioestato, se alimenta una línea de entrada

o alimentación y se drena una línea de salida olavado; de manera que los flujos o caudales deambas líneas sean iguales y la producción seacontínua.





BIODIGESTOR AUTOLIMPIABLE:

►Es una nueva tecnología de tratamientoprimario de aguas residuales domésticas.

►Sustituye la maneras más eficiente lossistemas tradicionales como fosas sépticasde concreto, letrinas y silos los cuales son

focos de contaminación al saturarse yagrietarse las paredes, así como laemanación de malos olores.





Conclusión:► Un biorreactor puede operar de modo contínuo, semicontínuo o

discontínuo; el modo de operación define el sistema de cultivo(modo) que es el mismo. El metabolismo celular propio delsistema de cultivo (aeróbico, anaeróbico o facultativo) define elconjunto de diseño que determina las características biológicas y

funcionales del biorreactor. Las características procesales yoperativas del biorreactor: instrumental, accesorios, sistemasperiféricos, etcétera, están determinadas por la conjunciónbiológica-operativa que define el propósito de utilización delbiorreactor. Ambos: modo de operación y tipo de cultivo,definen la clasificación biológica-operativa y los parámetros

productivos y de rendimiento del bioproceso (sistema de cultivo-biorreactor) que afectarán toda disposición operativa, procesal yfuncional, relativa al crecimiento celular del cultivo y la cinéticadel sistema de cultivo.



GRACIAS

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