Aplicación de Modelado Matemático para Reducir y Minimizar el Requerimiento de Energía para la Transferencia de Oxígeno en Bioreactores de Tanque Agitado por Lotes
Autores: Fitzpatrick, John J.; Gloanec, Franck; Michel, Elisa; Blondy, Johanna; Lauzeral, Anais
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Aplicación de Modelado Matemático para Reducir y Minimizar el Requerimiento de Energía para la Transferencia de Oxígeno en Bioreactores de Tanque Agitado por Lotes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Estudio
Análisis de energía
Potencia del agitador
Tasa de flujo de aire
Bioproceso
Modelado de transferencia de oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se aplicó un modelado cinético microbiano y de transferencia de oxígeno junto con un análisis energético para investigar cómo la manipulación y el control de la potencia del agitador y el caudal de aire pueden reducir y minimizar el requerimiento total de energía en un bioproceso aeróbico por lotes sujeto a restricciones. El estudio mostró que se pueden lograr importantes ahorros de energía mediante la selección adecuada de estas variables y cómo se controlan a lo largo de un bioproceso. En muchos bioprocesos, la concentración de oxígeno en el líquido se controla a un valor constante. Esto se puede lograr manteniendo la potencia del agitador en un valor constante y variando el caudal de aire o viceversa, o variando ambos continuamente. El modelado mostró que el requerimiento total de energía mínimo o casi mínimo ocurría al operar en el inicio de la inundación del impulsor a lo largo del bioproceso, variando continuamente tanto la potencia del impulsor como el caudal de aire durante el tiempo del bioproceso. Operar en el inicio de la inundación puede no ser práctico de implementar en la práctica. Sin embargo, se puede acercar a la energía mínima dividiendo el tiempo del bioproceso en un pequeño número de segmentos de tiempo con potencias de agitador constantes elegidas adecuadamente y variando el caudal de aire dentro de cada segmento. Esto es mucho más práctico de implementar.
Descripción
En este estudio, se aplicó un modelado cinético microbiano y de transferencia de oxígeno junto con un análisis energético para investigar cómo la manipulación y el control de la potencia del agitador y el caudal de aire pueden reducir y minimizar el requerimiento total de energía en un bioproceso aeróbico por lotes sujeto a restricciones. El estudio mostró que se pueden lograr importantes ahorros de energía mediante la selección adecuada de estas variables y cómo se controlan a lo largo de un bioproceso. En muchos bioprocesos, la concentración de oxígeno en el líquido se controla a un valor constante. Esto se puede lograr manteniendo la potencia del agitador en un valor constante y variando el caudal de aire o viceversa, o variando ambos continuamente. El modelado mostró que el requerimiento total de energía mínimo o casi mínimo ocurría al operar en el inicio de la inundación del impulsor a lo largo del bioproceso, variando continuamente tanto la potencia del impulsor como el caudal de aire durante el tiempo del bioproceso. Operar en el inicio de la inundación puede no ser práctico de implementar en la práctica. Sin embargo, se puede acercar a la energía mínima dividiendo el tiempo del bioproceso en un pequeño número de segmentos de tiempo con potencias de agitador constantes elegidas adecuadamente y variando el caudal de aire dentro de cada segmento. Esto es mucho más práctico de implementar.