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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN

FACULTAD: INGENIERIA QUIMICA Y METALURGICA ESCUELA: INGENIERIA QUIMICA INGENIERO: ROBERT WILLIAN OCROSPOMA DUEÑAS TEMA DE EXPOSICIÓN: BIORREACTORES Y CAMBIO DE ESCALA CICLO: V INTEGRANTES:  PEÑA SILVA, JULIA ALEXANDRA  PIMENTEL VELAZCO, STEFANY MISHELL  URIBE RODRIGUEZ, CARLOS DANIEL AÑO: 2019 BIORREACTORES Y CAMBIOS DE ESCALA

BIORREACTORES Los biorreactores son recipientes donde se realizan las reacciones bioquímicas, en los que se crean técnicamente las condiciones óptimas (temperatura, pH , sustrato, sales y oxigeno) para el cultivo y multiplicación de microorganismos, para a formación de productos óptimos. La función principal de un biorreactor es la de proporcionar un medio ambiente controlado que permite el crecimiento eficaz de las células y la formación del producto. OBJETIVOS PARA EL USO DE UN BIOCORRECTOR El objetivo para el uso de un biorreactor es la producción industrial de las células o de microorganismos, los que se resumen en los siguientes propósitos:    

Producir las mismas células o microorganismos (biomasa) en gran escala. Producir en gran escala compuestos (intracelulares o extracelulares) resultantes del crecimiento celular (metabolismo primarios y secundarios). Producir enzimas industriales. Tratamiento de aguas residuales.

Entre los metabolitos primarios están: ácido acético, acetona, alcohol, ácidos orgánicos, aminoácidos, vitaminas y polisacáridos y entre los metabolitos secundarios están, principalmente, los antibióticos. Características que debe reunir un biorreactor     

Calidad de mezclado, tiempo de mezcla y patrones de flujo que beneficien la distribución de la materia prima en el biorreactor y la conversión a producto. Altas velocidades de transferencia de masa, momento y calor, con un bajo costo o económicamente rentable. Factibilidad técnica y económica en la construcción de unidades de gran volumen. Bajos costos de operación y mantenimiento. Operación aséptica.

Requisitos que debe poseer un biorreactor 

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Sistema de Mezclado:  Debe mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de cultivo a fin de prevenir la sedimentación o la flotación.  Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes. Sistema de Termostatización:  Debe mantener constante y homogénea la temperatura. Sistema de Oxigenación:  Debe suministrar oxígeno a una velocidad tal que satisfaga el consumo. Sistema de Control y Automatización:

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El diseño debe ser tal que permita mantener el cultivo puro (acero pulido para reactores de más de 100 1 o de vidrio para menor volumen).  Fácil de limpiar y esterilizar (por calor húmedo preferentemente).  Mantener la asepsia durante el transcurso del cultivo (filtros de aire). Sistema de control y Automatización:  Debe garantizar las condiciones estables de pH , O2 . Agitación y temperatura como mínimo, también puede controlarse el volumen por medio de la alimentación nivel de espuma, etc.

Diseño de biorreactores Una de las tareas del Ingeniero cuando está frente a una serie de operaciones que transforman ciertos insumos o materias primas mediante procesos físicos y químicos consiste en del dimensionamiento de los equipos correspondientes. En las transformaciones bioquímicas de la materia, el corazón del proceso es el biorreactor, ello debido a que su comportamiento condiciona las operaciones de acondicionamiento y separación. Procedimiento general de diseño de un biorreactor      

Selección de una cepa: medio nutriente, pH , temperatura, aerobio, anaerobio, contaminación. Modelización: sección de la configuración del biorreactor. Determinación de dimensiones y condiciones de operación. Dimensionado de la superficie de transmisión de calor y de los dispositivos de mezclado. Necesidades de potencia y aireación. Diseño mecánico: selección de materiales y dispositivos para el mantenimiento de condiciones asépticas, control y factores de seguridad.

Operaciones realizadas por los biorreactores Las operaciones realizadas por los biorreactores son las siguientes:    

Homogenización: para mantener una temperatura y distribución de concentración uniformes. Mezcla sólida/Líquido: para mantener una suspensión con una distribución de sólidos uniforme. Proceso gaseoso/Líquido: para dispersar el gas en los líquidos, airear el líquido. Intercambio de calor.

Diseño de un biorreactor Básicamente un biorreactor comprender un recipiente o tanque con agitación con las enzimas o células inmovilizadas, una vía de entrada para sustrato y otra de salida para el producto. TIPOS DE BIORREACTORES

Clasificación general de biorreactores      

Tanques agitados Columnas de burbujeo De circulación (Tiro de aire o Air – Lift) Lechos empacados Lechos fluidizados Lechos de goteo

Biorreactores de acuerdo al modo de operación: De acuerdo a la forma de operación de los biorreactores se pueden clasificar como:   

Discontinuo: Biorreactor de Lote (Batch) Discontinuo alimentado: Biorreactor de Lote Alimentado (Feed – Bach) Continuo: Biorreactor continuo

Los modos de operación por Lote, son modos discontinuos de operación, el modo lote es comúnmente llamado discontinuo, mientras que el modo lote alimentado se conoce como discontinuo alimentado a intervalos. Biorreactores de acuerdo al modelo hidráulico:  

Biorreactores de flujo en pistón Biorreactores de mezcla completa

Diferencia entre biorreactores de Agitación Mecánica y Neumática

LISTA DE REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

INTERNET     

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https://es.scribd.com/document/366182611/BIORREACTORES-Y-CAMBIODE-ESCALA-docx https://bioreactorcrc.wordpress.com/2008/08/14/adimensionamiento-yescalamiento-de-bioprocesos/ https://es.wikipedia.org/wiki/Biorreactor http://scielo.sld.cu/pdf/rtq/v31n2/rtq03211.pdf https://books.google.com.pe/books? id=pPHhYoWltK8C&pg=PA87&lpg=PA87&dq=BIORREACTORES+Y+CAM BIOS+DE+ESCALA&source=bl&ots=O_rFXLPpwj&sig=ACfU3U21eH3ZvD UKTXYx1FtW_WAKF1pNvw&hl=es419&sa=X&ved=2ahUKEwj6gPXb1OPjAhWtK7kGHdsECE8Q6AEwBXoEC AkQAQ#v=onepage&q=BIORREACTORES%20Y%20CAMBIOS%20DE %20ESCALA&f=false http://oa.upm.es/43000/1/TFG_PABLO_DOMENECH_MARTINEZ.pdf

TESIS    

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/1608/Capitulo2.pdf http://bdigital.unal.edu.co/10291/1/43674021.2009.pdf https://www.redalyc.org/pdf/620/62060105.pdf http://scielo.sld.cu/pdf/ind/v31n1/2224-5421-ind-31-01-120.pdf