No se dispone de información experimental detallada sobre el rendimiento de las CSSFB. Con esta carencia, la simulación es una herramienta útil para entender el potencial de los diversos dispositivos. Obsérvese que casi no se ha prestado atención al modelado de la operación continua SSF en la literatura. La intención es presentar modelos sencillos, reconociendo que muchas mejoras en estos modelos serán necesarias para que puedan describir el rendimiento continuo de forma fiable. Por ejemplo, los modelos para los fermentadores mixtos no tienen en cuenta el hecho de que cada partícula es un micro-biorreactor discontinuo y por lo tanto será más apropiado para tamaños de partícula muy pequeños.

Los diferentes sistemas descritos anteriormente se simularán utilizando diferentes modelos de flujo. La información cinética ha sido tomada de Ramos-Sánchez, en la que el modelo logístico se utiliza para describir la cinética de crecimiento de la levadura Candida utilis para el enriquecimiento de subproductos de la caña de azúcar. El modelo logístico se utiliza con frecuencia para describir la cinética de crecimiento en SSF, por lo que es interesante simular el comportamiento de estos sistemas utilizando este modelo cinético. Los parámetros de este modelo son el contenido inicial de biomasa (X_o), el máximo contenido posible de biomasa (X_max) y la constante de crecimiento específico ().En estas simulaciones X_o se establece en 2,5 g kg-materia seca^-1, X_max se fija en 263 g kg-materia seca^-1, y se fija en 0,3 h^-1.

Se asume la temperatura constante; El calor y los fenómenos de transferencia de masa no son modelados. El rendimiento de cada sistema se evalúa en función de la productividad de la biomasa de una sola célula (g-biomasa kg-materia seca-1 h^-1).

Sistemas continuos de flujo tubular (CTFB) con reciclaje

La operación SSF de flujo tubular con reciclado, tales como los mostrados en las imágenes continuación, se puede simular utilizando un sistema de flujo instantáneo con una corriente de reciclado. Las variables de funcionamiento son la tasa de dilución (kg-sólidos kg-sólidos^-1 h^-1), definida como en la Sec. 11.2.1.1, y la relación entre el flujo sólido reciclado y el caudal másico de entrada (= f_R / F), la denominada «relación de reciclado» (adimensional).

Los resultados de la simulación se presentan en las imágenes de las cuales es posible concluir que:

• Existe una tasa de dilución óptima por encima de la cual la productividad disminuye rápidamente con el aumento de la tasa de dilución, como es característica de los procesos SLF continuos.
• Dado que la alimentación se inocula con biomasa, siempre hay biomasa en la corriente de salida, independientemente de la tasa de dilución. Obsérvese que el gráfico, por lo tanto, difiere de los gráficos para los procesos SSF «clásicos» continuos en los que no hay biomasa en la alimentación y por lo tanto por encima de una tasa de dilución crítica la concentración de biomasa en estado estacionario es cero. Por supuesto, si un proceso SLF continuo tuviera un cierto nivel de inóculo en la corriente de entrada, entonces a velocidades de dilución mayores que la velocidad crítica, la corriente de salida tendría una concentración de biomasa igual a la concentración de entrada, de la misma manera como ocurre para la situación en la CSSFB como se muestra en las imágenes a altas tasas de dilución.
• Para tasas de dilución inferiores a la óptima, la fracción de flujo de masa reciclada de nuevo a la entrada no tiene influencia sobre la productividad.
• Si los altos niveles del producto son el objetivo principal, el sistema puede operar a una baja tasa de dilución y con una baja relación de reciclaje. En estos casos, la tarea es encontrar la tasa de dilución óptima, limitada por la concentración mínima de producto aceptable. La relación de reciclado no será de gran importancia.
• Cuando son necesarias altas productividades con altas tasas de dilución, el sistema demandará mayores proporciones de reciclaje. El problema de diseño en este caso es más complicado e incluiría encontrar un óptimo combinado para ambas variables, a saber, la tasa de dilución y la relación de reciclado.