Perspectivas del Modelado Matemático sobre los Requerimientos Energéticos y el Diseño de Procesos de Bioreactores Aeróbicos de Tanque Agitado Continuos y por Lotes
Autores: Fitzpatrick, John J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Perspectivas del Modelado Matemático sobre los Requerimientos Energéticos y el Diseño de Procesos de Bioreactores Aeróbicos de Tanque Agitado Continuos y por Lotes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Cinética de bioreacción
Transferencia de oxígeno
Modelado energético
Variables de diseño
Requisitos de energía eléctrica
Modo de operación continua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Se aplicaron cinéticas de bioreacción, transferencia de oxígeno y modelado de energía a biorreactores aeróbicos de tanque agitado. Esto se hizo para investigar cómo las variables clave de diseño de entrada influyen en el tamaño del biorreactor, el sustrato de alimentación y el sustrato desperdiciado, así como en los requisitos de energía eléctrica para la aireación y el enfriamiento, y para comparar los modos de operación por lotes y continuos. La concentración de oxígeno en el líquido es una variable clave de diseño de entrada, pero su selección es un desafío, ya que puede resultar en compromisos de diseño. Reducir su valor provocó una disminución en el requerimiento de energía eléctrica; sin embargo, esto tendía a aumentar el volumen de trabajo del biorreactor. El requerimiento total mínimo o cercano al mínimo de energía para la transferencia de oxígeno ocurrió cuando se operaba en el inicio de la inundación durante el tiempo de bioreacción. Para valores típicos, el modo de operación continuo requería un volumen de biorreactor mucho más pequeño, debido a una mayor concentración celular operativa, y esta es una gran ventaja del modo continuo sobre el por lotes.
Descripción
Se aplicaron cinéticas de bioreacción, transferencia de oxígeno y modelado de energía a biorreactores aeróbicos de tanque agitado. Esto se hizo para investigar cómo las variables clave de diseño de entrada influyen en el tamaño del biorreactor, el sustrato de alimentación y el sustrato desperdiciado, así como en los requisitos de energía eléctrica para la aireación y el enfriamiento, y para comparar los modos de operación por lotes y continuos. La concentración de oxígeno en el líquido es una variable clave de diseño de entrada, pero su selección es un desafío, ya que puede resultar en compromisos de diseño. Reducir su valor provocó una disminución en el requerimiento de energía eléctrica; sin embargo, esto tendía a aumentar el volumen de trabajo del biorreactor. El requerimiento total mínimo o cercano al mínimo de energía para la transferencia de oxígeno ocurrió cuando se operaba en el inicio de la inundación durante el tiempo de bioreacción. Para valores típicos, el modo de operación continuo requería un volumen de biorreactor mucho más pequeño, debido a una mayor concentración celular operativa, y esta es una gran ventaja del modo continuo sobre el por lotes.