Biorreactores mezclados continuamente, con aire a presión.
Características básicas, diseño y variables operativas.
Existen diferentes maneras en las que los biorreactores pueden ser agitados, y por lo tanto los biorreactores en este grupo pueden tener apariencias muy diferentes. La eficiencia de mezcla y aireación variará significativamente entre los diversos diseños. Estos biorreactores se pueden dividir en subgrupos dependiendo de cómo se consigue la agitación.
Las variables de diseño generales asociadas con los biorreactores bien mezclados son:
La forma geométrica y las dimensiones del biorreactor;
El diseño del agitador;
La presencia de una camisa de agua;
- La presencia de superficies internas de transferencia de calor.
- Obsérvese que, debido a que el lecho está agitado, posiblemente la mejor manera de tener superficies internas de transferencia de calor sin interferir con la mezcla sería tener un mezclador hueco y pasar agua de refrigeración a través de él.
- Las variables operativas generales que pueden ser manipuladas son:
La temperatura, la humedad y el caudal del aire de entrada;
La intensidad de la mezcla (rpm);
La adición de agua y otros aditivos. Tales adiciones no crean dificultades, ya que el lecho ya está siendo continuamente mezclado.
Este tipo de biorreactor tiene potencialmente una ventaja significativa sobre los lechos empaquetados.
El aire de entrada de los lechos embalados debe permanecer siempre saturado, con el fin de minimizar la evaporación, ya que no es práctico añadir agua a los lechos embalados durante la fermentación. El uso de aire seco en camas embaladas aceleraría el secado del lecho a valores que restringen el crecimiento. Por el contrario, puesto que es relativamente simple añadir agua uniformemente al lecho en un biorreactor continuamente agitado, es posible utilizar aire insaturado para promover la evaporación. Donde se han usado biorreactores agitados continuamente y con aire fuerte
Por supuesto, los biorreactores que están diseñados para la mezcla continua también pueden usarse en el modo de mezcla intermitente. Sin embargo, hay una diferencia: si una cama debe permanecer estática por períodos largos, entonces es importante diseñar el sistema de aireación para airear la cama uniformemente durante los períodos estáticos. La distribución uniforme del aire puede no ser tan crucial para un biorreactor continuamente mezclado, ya que la acción de mezcla continua debe llevar todas las partes del lecho a la zona bien aireada.
Camas agitadas con mezcladores mecánicos
Algunos biorreactores mecánicamente agitados implican un lecho de sustrato que se asienta sobre una placa perforada, de tal manera que el aire es soplado a través de toda la sección transversal del lecho. Un agitador mecánico incrustado en la cama mezcla la cama. En el caso del biorreactor 50L de Chamielec y Bandelier, el lecho se mezcla con un mezclador planetario, es decir, la cuchilla mezcladora gira alrededor de su eje central mientras este eje central gira simultáneamente alrededor del eje central del bioreactor. Este biorreactor sólo se ha utilizado para el funcionamiento agitado intermitentemente pero puede utilizarse con agitación continua.
El mezclador de sólidos modificado de Schutyser tiene una cuchilla helicoidal que raspa la pared interior del bioreactor con una acción de elevación. Tiene una capacidad de 20 kg de grano de trigo cocido. No hay datos disponibles para fermentaciones en este biorreactor. Schutyser lo utilizó para estudiar la mezcla en ausencia del microorganismo.