CLAVES PARA SELECCIÓN DE BIORREACTORES (Expocición).pptx

5/28/2018 CLAVES PARA SELECCI N DE BIORREACTORES (Expocici n).pptx

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Los biorreactores se diferencian de los

reactores qumicos convencionales ya queapoyan y controlan entidades biolgicas,

por tal razn, los sistemas de biorreactores

deben ser diseados para proporcionar unmayor grado de control sobre las

perturbaciones en el proceso y

contaminaciones, ya que los organismosson ms sensibles y menos estables que los

productos qumicos.


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El anlisis de un biorreactor consiste en conocer sudesempeo bajo diferentes condiciones deoperacin. Para ello se requiere saber la cintica delproceso biolgico y los fenmenos de transporte quetienen lugar.

Cada biorreactor tiene caractersticas propias deflujo, de mezcla y de actividad transformadora por

unidad de volumen por lo que cumplir conrequerimientos diferentes de produccin.


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Temas claves en el diseo y operacin de

biorreactorParmetros de biorreaccin eficaz, estos son:

Temperatura controlada

PH ptimo Sustrato suficiente (por lo general una fuente de carbono),

tales como azcares, protenas y grasas

La disponibilidad de agua

Sales para la nutricin

Vitaminas

Oxgeno (por procesos aerbicos)

Desprendimiento de gas y producto y la eliminacin

subproducto.


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Biorreactores intermitentes (batch)

La mayora de los biorreactores son por lotes. Laprimera fase de biorreaccin lote es comnmente la

esterilizacin, despus de lo cual se contamino elmedio de cultivo estril con microorganismos que sehan cultivado para lograr un resultado especfico.Durante este perodo de reaccin dinmica, clulas,

sustratos (incluyendo las sales nutrientes yvitaminas) y las concentraciones de los productosvaran con el tiempo.


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Ventajas (Brr. B)

Reduccin del riesgo de contaminacin o mutacincelular, debido a un perodo relativamente breve decrecimiento.

Baja inversin de capital en comparacin con procesoscontinuos para el mismo volumen de biorreactor.

Mayor flexibilidad con diferentes productos / sistemas

biolgicos. Los niveles de conversin de materias primas ms

altas, como resultado de un perodo de crecimientocontrolado.


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Desventajas (Brr. B)

Los niveles de productividad ms bajos por falta detiempo para el llenado, calefaccin, esterilizacin,

refrigeracin, vaciar y limpiar el reactor. Mayor atencin a la instrumentacin debido a la

esterilizacin frecuente.

Mayor gasto incurrido en la preparacin de varias

subculturas para la inoculacin.


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Biorreactor Continuo

La caracterstica que define la biorreaccin continua esun proceso de alimentacin perpetua. Un medio decultivo que ya sea estril o compuesto de

microorganismos se alimenta continuamente en elbiorreactor para mantener el estado estacionario. Porsupuesto, el producto tambin se extrae continuamentedel reactor. Las variables de reaccin y parmetros de

control siguen siendo coherentes, el establecimiento deun estado constante de tiempo dentro del reactor, elresultado es la productividad y la produccin continua.


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Ventajas (Brr. C)

Mayor potencial para la automatizacin del proceso.

Reduccin del costo de trabajo, debido a la

automatizacin.

Menos tiempo no productivo gasta en el vaciado ,llenado y esterilizacin del reactor.

la calidad constante del producto , debido a losparmetros de funcionamiento invariables.


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Desventajas (Brr. B)

Flexibilidad mnima , ya que las ligeras variaciones enel proceso son posibles ( rendimiento , composicindel medio , concentracin de oxgeno y temperatura ).

Obligatoria uniformidad de la calidad de la materiaprima necesaria para garantizar que el proceso siguesiendo continua .

Mayores costos de inversin en equipos de control yautomatizacin, y el aumento de los gastos para laesterilizacin continua del medio .


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Continuo vs. Batch

Hay varias ventajas principales de utilizar biorreactorescontinuo en oposicin al modo de lote.

1. Las reacciones continuas ofrecen mayores

oportunidades para la investigacin y anlisis delsistema.

2. Proporciona un mayor grado de control que hacelote. Las tasas de crecimiento pueden regularse ymantenerse durante largos perodos de tiempo.

3. la calidad del producto. Debido a la de estadoestacionario de biorreaccin continua, los resultadosno slo son ms fiables, son tambin ms fcilmentereproducibles.


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Biorreactor Semicontinuo

Este hbrido de operaciones por lotes y continuos seencuentra en muchos tipos de procesos. Uno de losutilizados con ms frecuencia est iniciando labiorreaccin en el modo por lotes, hasta que elsustrato que limita el crecimiento se ha consumido.Despus, el sustrato se alimenta al reactor como se

especifica (por lotes) o se mantiene por un perodode cultivo prolongado (continua).


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Ventajas (Brr. SC) Mayor rendimiento, como resultado de un perodo de

cultivo bien definido en el que se no se aaden oeliminan clulas.

Mayores oportunidades para la optimizacinambiental condiciones de los microorganismos en loque se refiere a la fase de crecimiento o la produccin yla edad de la cultura.

Operacin casi estacionaria, importante conmicroorganismos de poca mutacin y aquellos enriesgo de contaminacin.


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Desventajas (Brr. SC) Los niveles de productividad ms bajos debido a

procedimientos que requieren mucho tiempo dellenado, calefaccin, esterilizacin, refrigeracin,

vaciar y limpiar el reactor.

Mayores gastos en mano de obra y / o el controldinmico de proceso para el proceso.


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Biorreactores sumergidos - tanque

agitadoEl tipo ms comn de biorreactor aerobio enuso hoy en da es el reactor de tanque agitado,

que puede presentar una configuracininterna especfica diseado para proporcionarun patrn de circulacin especfica. Ideal para

aplicaciones industriales, esta unidad ofrece alos fabricantes tanto de los bajos costos decapital y operativos.


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Biorreactor de transporte areo

Puede ser descrito como una columna de burbujasque contiene un tubo de aspiracin. Existen muchos

tipos de biorreactores de transporte areo estn usoen la actualidad. El aire se alimenta tpicamente atravs de un anillo rociador en la parte inferior de untubo de aspiracin central que controla la

circulacin de aire y el medio. El aire fluye por eltubo, la formacin de burbujas, y el gas de escape sedesacopla en la parte superior de la columna.


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Ventajas

Diseo simple, sin partes mviles o los sellos del eje agitador,para un menor mantenimiento, menor riesgo de defectos y laesterilizacin fcil.

Baja velocidad de cizallamiento, para mayor flexibilidad - el

sistema puede ser utilizado para el cultivo de ambas clulasvegetales y animales.

Bien definido el tiempo de residencia para todas las fases.

Aumento de la transferencia de masa debido a la mayor

solubilidad del oxgeno alcanzado en grandes tanques conmayores presiones.

Los tanques de gran volumen posibles, aumentando lasalida.


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Desventajas

Mayores inversiones iniciales de capital, debido a losprocesos de gran escala.

Baja friccin con un dimetro hidrulico ptimo parael elevador y la bajante .

Baja eficiencia de compresin de gas .

Inherentemente imposible mantener niveles

consistentes de sustrato , nutrientes y el oxgeno conlos organismos que circulan a travs del biorreactor ycondiciones cambiantes .


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se utiliza principalmentepara la operacin porlotes. La Figura 5

muestra una vista decorte transversal, esdecir, el recipiente y eltubo de bajada son en

realidad ms alto que semuestra para el dimetroparticular, dibujado.

Biorreactor de transporte areo de

bucle externo


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Una variacin del sistema de transporte areo,la AELR utiliza de circulacin inducida paradirigir el aire y el lquido a travs del

recipiente. Este sistema consta de un tuboascendente y un tubo vertical de bajadaexterior, que estn conectados en la parte

inferior y la parte superior, respectivamente.


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Ventajas

Transferencia de calor eficaz y eficiente control detemperatura.

Baja friccin con un dimetro hidrulico ptimo, tantopara la subida y bajante.

Bien definido el tiempo de residencia en la seccinindividual del AELR.

Control independiente de la tasa de entrada de gas y lavelocidad del lquido por un dispositivo deestrangulamiento entre elevador y tubo de descenso.


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Biorreactores anaerbicosBiorreacciones anaerbicas se utilizan enaplicaciones tales como la produccin de etanol, laelaboracin del vino, fabricacin de la cerveza y eltratamiento de aguas residuales. Las tecnologasestn bien establecidas en el vino, el etanol y la

produccin de cerveza, con las mejoras resultantesde las mejoras del producto y la reduccin de costesde fabricacin.


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Gracias por suatencin

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