El uso de los sistemas de bolsas en los procesos modernos.

Típicamente, para los procesos de reciente desarrollo, se utilizan bolsas de plástico, el empleo de plásticos especiales permite el intercambio de O2 y CO2, pero no permiten el intercambio de agua, lo que permite que el microorganismo respire, pero la prevención de la cama de la desecación. La gran ventaja de este sistema sobre la tecnología tradicional de bandejas abiertas es que el plástico evita que los contaminantes entren en la cama. Cualquiera de toda la bolsa puede estar hecha de este plástico, o la bolsa puede estar hecha de un plástico impermeable a los gases y tiener una «ventana» hecha de un plástico, papel o tela especial. Esta tecnología se ha usado durante más de 20 años para producir inóculo de esporas para el proceso de koji , aunque por supuesto no es una tecnología adecuada para la producción de salsa de soja, en sí en los procesos modernos, donde los lotes individuales son de del orden de varias toneladas. Sin embargo, puede ser apropiado si se producen volúmenes más pequeños. Por ejemplo, en Australia, un biopesticida basado en esporas de Metarhizium anisopliae se produce en los granos de arroz dentro de «bolsas auto-aireación». En 1999, en la etapa de prueba comercial, se produjeron 9 toneladas de productos, lo que corresponde a una productividad de 25 kg por día, un promedio de más de 365 días.

En alguna ocación se usaron bolsas de plástico microporosa, que consisten en polipropileno con 0,4m poros. Las bolsas pueden ser esterilizadas en autoclave. Permiten intercambio de vapor de gas y agua, pero ni la liberación de esporas ni la entrada de contaminantes. Debido al hecho de que las bolsas permiten el intercambio de vapor de agua, las bolsas se incubaron en un ambiente de alta humedad (95% de humedad relativa).

Transferencia de Calor y Masa en la bandeja de biorreactores

Dependiendo de la situación, puede ser apropiado considerar ya sea una bandeja individual o de la cámara de conjunto de la bandeja como el biorreactor. Por ejemplo, sería apropiado dar el mismo tratamiento a toda la cámara de bandeja que el biorreactor cuando las bandejas están abiertas al intercambio de gas y de agua con el entorno y la temperatura y la humedad del aire en la cámara de la bandeja sean controladas cuidadosamente.

La pregunta sobre el diseño óptimo de las cámaras bandeja recibe poca atención.

Por ejemplo, la información cuantitativa no está disponible sobre la mejor manera de colocar las bandejas en la cámara. Como resultado, no es posible afirmar cuál es la mejor separación para dejar entre las bandejas con el fin de maximizar la productividad volumétrica (es decir, la cantidad de producto generado por unidad de volumen en la cámara de la bandeja). Se le ha dado mayor atención a las bandejas individuales.

Como una generalización, dentro de una bandeja individual, elevados gradientes de O2 y temperatura surgirán en la capa de substrato durante la fermentación. Los siguientes apartados describen lo que se conoce acerca de las limitaciones de O2 y la transferencia de calor dentro de la bandeja de biorreactores.

Perfiles de oxígeno dentro de las bandejas en biorreactores fermentadores

Dado que en los biorreactores de bandeja el aire no se sopla con fuerza a través de las mismas, el O2 y CO2 pueden moverse únicamente dentro de la cama por difusión. Potencialmente, debido a los gradientes de temperatura que se presentan, podría haber convección natural dentro de los espacios vacíos dentro de la cama, aunque esto no se ha estudiado. Esta discusión se centrará en O2. Consideraciones similares se aplican a CO2, aunque típicamente se difunde en una dirección opuesta a la de O2.

La limitación del movimiento de O2 en la cama para difusión a través de los espacios vacíos, junto con su absorción simultánea por los microorganismos en las superficies de las partículas, conduce a la creación de gradientes de concentración de O2 dentro de los espacios vacíos. Rathbun y Shuler observaron gradientes de O2 dentro de la fase de gas de un lecho de los estribos (que implica el cultivo del hongo Rhizopus oligosporus en la soja cocida) del orden de 2% (v / v) cm-1. Esto representa una disminución igual en magnitud a 10% de la concentración de O2 en fase gaseosa en el aire (~ 21% (v / v)) más de 1 cm. Por supuesto, la forma exacta del perfil de concentración de O2 espacial dependerá de si la parte inferior de la bandeja está perforada o no, y la velocidad a la que O2 está siendo consumida por el o