Bioreactores para Cultivo Sumergido: suministro de oxígeno y escalamiento.

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1 Bioreactores para Cultivo Sumergido: suministro de oxígeno y escalamiento.

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5 En eucariotes: Q O 2 = Q O 2 max c L K O 2 + c L Q O 2 max (mmol O2 / g cel h) A. Niger 3.0 S. Griseus3.0 P. Chrysogenum3.9 S. Cerevisiae8.0 E. Coli 10.8 C crit de 0.1 a 1 ppm de O 2 Muchos sistemas funcionan bien si están por arriba de un 30% del valor de la saturación

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7 Stirred tank reactor (STR)

8 Suministro de oxígeno a un cultivo: A)Fase gas a la interfase B)Interfase: equilibrio C)Interfase al seno de la solución D)Respiración o consumo

9 P A = P T y Daltons Law Las sales del medio reducen la c* hasta en un 40% Estrategias para mejorar la transferencia de oxígeno desde la termodinámica: presión, oxígeno y temperatura (c* = 1.07 mmol O2/L)

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13 La velocidad de reacción es de orden cero La reacción es instantánea por lo que C L =0 La velocidad de oxidación esta controlada por la velocidad de transferencia de oxígeno. Na = k L a (C* - C L ) k L a = Na / C* Considerar el sistema sin células C L = C *( 1 - e - k L a t ) Desorbiendo todo el oxígeno al tiempo cero

14 Determinación de la velocidad de respiración: QO 2 a partir de la suspensión del aire Caso i Caso ii Caso iii

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18 d B es proporcional a la raíz cúbica del diámetro del orificio; independiente del gasto de aire (.02-.5 cm3/seg) V B = F (gasto de aire) H L (altura liq) Ho (hold up) V (vol)

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22 Air decreases power requirements

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24 The simplest method of measuring the global gas hold-up within a vessel is to measure the change in dispersion height due to the presence of the gas bubbles

25 Oxigent transfer coefficients and operating variables

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27 Kv = 0.0635 (Pg/V) 0.95 v s 0.67 The volumetric oxygen transfer coefficient in kgmol/hr m3 atm Pg/V en HP/m3 and vs en m/H

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39 HLHL DtDt DiDi WBWB LiLi H L /Dt= 1.0-3.5 : 1 Dt/Di=3 Li/Di=1:1 a 1:1.2 W B /Dt=0.1

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41 Pero: en fermentadores pequeños la aireación superficial es importante: así, se sugiere que (HL1/HL2) 2/3 entonces (F/V) 2 = 5 -2/3 = 0.34 en vez de 0.2 vvm Criterio de escalamiento

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44 (P/V) = constant P = n 3 Di 5

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47 Bubble aereation with mechanical agitation: k L a = (nDi2 D)

48 De la ecuación anterior, la P/V se grafica contra y la relación de escala Di2/Di1 ¿Qué pasa en = 0.75?

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