Medición de la Intensidad de Transferencia de Masa en el Medio Gas-Líquido del Circuito de Bioreactor Utilizando el Método de Termometría
Autores: Starodumov, Ilya; Nizovtseva, Irina; Lezhnin, Sergey; Vikharev, Sergey; Svitich, Vladislav; Mikushin, Pavel; Alexandrov, Dmitri; Kuznetsov, Nikolay; Chernushkin, Dmitri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Medición de la Intensidad de Transferencia de Masa en el Medio Gas-Líquido del Circuito de Bioreactor Utilizando el Método de Termometría
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Soluciones energéticamente eficientes
Fermentadores a gran escala
Procesos de transferencia de masa
Diseños de biorreactores
Modelos de CFD
Coeficiente de transferencia de masa volumétrica
Licencia
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El desarrollo de soluciones energéticamente eficientes para fermentadores a gran escala exige una comprensión profunda y completa de los procesos de transferencia de calor, masa y hidrodinámica. A pesar de la amplia variedad de investigaciones dedicadas a las mediciones de la intensidad de transferencia de masa en flujos de burbujas, este tema de investigación enfrenta nuevos desafíos debido al desarrollo actual de nuevos diseños innovadores de biorreactores. Para entender la dinámica de fluidos del medio gas-líquido, los investigadores necesitan desarrollar modelos de CFD verificados que describan los flujos en el circuito del biorreactor utilizando un aparato físico y matemático progresivo. En el presente artículo, representamos los resultados de la evaluación del indicador clave de rendimiento del biorreactor, a saber, el coeficiente de transferencia de masa volumétrica (kLa), conocido como un parámetro de importancia dominante para el diseño, operación, escalado y optimización de biorreactores, utilizando el método de termometría desarrollado. El método de termometría en consideración fue examinado dentro de una serie de experimentos, y se proporcionó un análisis comparativo para una serie de diversos regímenes que también se emparejaron con los enfoques clásicos. Se presentan la metodología, los resultados del experimento y la verificación de datos, que permiten la evaluación de la efectividad y la predicción de la dinámica de los flujos de fluidos en los circuitos de biorreactores y, en última instancia, las capacidades operativas de la línea de fermentadores.
Descripción
El desarrollo de soluciones energéticamente eficientes para fermentadores a gran escala exige una comprensión profunda y completa de los procesos de transferencia de calor, masa y hidrodinámica. A pesar de la amplia variedad de investigaciones dedicadas a las mediciones de la intensidad de transferencia de masa en flujos de burbujas, este tema de investigación enfrenta nuevos desafíos debido al desarrollo actual de nuevos diseños innovadores de biorreactores. Para entender la dinámica de fluidos del medio gas-líquido, los investigadores necesitan desarrollar modelos de CFD verificados que describan los flujos en el circuito del biorreactor utilizando un aparato físico y matemático progresivo. En el presente artículo, representamos los resultados de la evaluación del indicador clave de rendimiento del biorreactor, a saber, el coeficiente de transferencia de masa volumétrica (kLa), conocido como un parámetro de importancia dominante para el diseño, operación, escalado y optimización de biorreactores, utilizando el método de termometría desarrollado. El método de termometría en consideración fue examinado dentro de una serie de experimentos, y se proporcionó un análisis comparativo para una serie de diversos regímenes que también se emparejaron con los enfoques clásicos. Se presentan la metodología, los resultados del experimento y la verificación de datos, que permiten la evaluación de la efectividad y la predicción de la dinámica de los flujos de fluidos en los circuitos de biorreactores y, en última instancia, las capacidades operativas de la línea de fermentadores.