Biorreactores y uniformidad de las partículas

Esta es la consideración de la «uniformidad entre las partículas de sustrato cosechadas», que es deseable, pero puede ser difícil o imposible de conseguir en la práctica. Obsérvese que la operación continua «verdadera» garantiza un producto uniforme independientemente de si todas las partículas de sustrato tienen el mismo tiempo de residencia o no, pero en este caso el concepto de uniformidad se aplica de manera diferente: si una CSSFB logra establecer un estado estable, El producto de salida tendrá una composición uniforme, promediada sobre la población de partıculas de sustrato salientes. Sin embargo, en términos de productividad de biorreactores, la salida de una mezcla de partículas más jóvenes y antiguas es desventajosa cuando se compara con la salida de una población uniforme de partículas «completamente fermentadas». Hay una consideración adicional: la heterogeneidad de la materia prima de entrada y la presencia de patrones de flujo no ideales, volúmenes muertos, canalización de aire y cortocircuito de sólidos pueden contribuir a fluctuaciones en la calidad del producto que sale de una CSSFB. Estos temas han recibido muy poca atención en SSF.

La amplitud de la distribución del tiempo de residencia depende de la dirección y extensión de la mezcla. La mezcla de partículas sólidas de fermentación perpendiculares a su dirección de flujo en un biorreactor sería típicamente deseable, especialmente si el lecho se ventiló con fuerza con el flujo de aire perpendicular a la dirección del flujo de sólidos. En ausencia de mezcla vertical en el biorreactor, los gradientes de temperatura y humedad indeseables, similares a los observados para los biorreactores de lecho empaquetado, surgirían a lo largo de la dirección del flujo de aire. Si fuera posible mezclar los sólidos en este biorreactor verticalmente (es decir, perpendicular a la dirección del flujo de sólidos) sin ningún movimiento horizontal de los sólidos (es decir, paralelo a la dirección del flujo de sólidos), tal mezcla no tendría influencia sobre la residencia Tiempo de las partículas sólidas. Sin embargo, este es un ideal que es imposible de conseguir en la práctica: Mezclando perpendicularmente a la dirección del flujo de sólidos también causará algo de mezcla paralela a la dirección del flujo de sólidos. La mezcla paralela a la dirección del flujo de sólidos, a menudo llamada dispersión de flujo, conduce a un ensanchamiento del patrón de distribución del tiempo de residencia.

La cantidad de dispersión del flujo dependerá del diseño y funcionamiento del biorreactor y del mezclador y del número de mezcladores utilizados. Se puede suponer que es aproximadamente proporcional a la suma de las longitudes de mezcla divididas por la longitud total del biorreactor. Por ejemplo, en una CSSFB compuesto de una sola cinta larga que transporta sólidos de fermentación desde la entrada a la salida, el lecho puede no estar mezclado en absoluto o puede mezclarse ocasionalmente de manera que la suma de las longitudes de mezcla sea despreciable comparada con la longitud total de la correa. Por otra parte, en una CSSFB compuesta por un tambor giratorio con deflectores curvados, la longitud de mezcla puede ser igual a la longitud total del biorreactor, dando lugar a una amplia distribución del tiempo de residencia.