Las principales variables de diseño para los Fermentadores CSTB
La geometría del recipiente muestra una geometría cónica que podría favorecer tanto la mezcla de los sólidos dentro del biorreactor como su flujo a través del fermentador. La relación entre la altura y el diámetro del recipiente y su posición (es decir, vertical, inclinada u horizontal) influirá en los dispositivos de agitación que deben utilizarse y también en las porciones del flujo que se moverán como flujo de enchufe y como perfectamente flujo mixto.
La disponibilidad de dispositivos de transferencia de calor. El control de la temperatura es más fácil en este biorreactor debido a la mezcla, por lo que se podrían explorar diferentes enfoques, tales como el uso de camisas de agua o impulsores refrigerados por agua.
El diseño del sistema de aireación. El aire puede circular por el espacio de la cabeza o soplado con fuerza a través de la cama. Si es soplado a través del lecho, el flujo de aire puede estar en la misma dirección, en la dirección opuesta o normal al flujo de sólidos. Por supuesto, el sistema de aireación puede ser diseñado para permitir cambios en la dirección del flujo de aire durante el proceso.
El tipo y el número de impulsores. La eficacia de la mezcla de sólidos depende fuertemente del tipo de impulsor utilizado. Se debe realizar un estudio cuidadoso para seleccionar el diseño y posicionamiento apropiado.
Las características de los dispositivos de adición y eliminación de sólidos. Pueden necesitar ser diseñados para prevenir la entrada de contaminantes en el biorreactor. La entrada y la salida de los sólidos deben ser diseñados y posicionados para minimizar la posibilidad de cortocircuito. Es decir, los sólidos añadidos se deben mezclar en el lecho y no deben simplemente fluir directamente desde la entrada de sólidos a la salida de sólidos. En el caso del reciclado externo de una parte de los sólidos que salen del recipiente, el diseño del sistema de reciclaje debe evitar la contaminación y mezclar bien los sólidos reciclados en la corriente de sólidos frescos.
Las características de los equipos para la adición de agua y nutrientes. Una gran parte del calor metabólico puede eliminarse por evaporación, en tales casos se necesitará reabastecimiento continuo o semicontinuo de agua. El equipo para la distribución de agua de composición debe estar diseñado para permitir una distribución uniforme. Minerales y fuentes de carbono solubles pueden ser agregados por el mismo sistema. Las variables operativas incluyen:
La tasa de dilución.
Esto se define como la relación entre el caudal másico en el biorreactor y la masa total de sólidos dentro del biorreactor. Es un factor clave para optimizar la productividad del proceso y maximizar la concentración de productos. El flujo de lavado teóricamente podría ocurrir, de manera similar a la que ocurre en procesos CSTB continuos en SLF.
Velocidad del impulsor y frecuencia de agitación.
Estos factores influirán en la calidad de la mezcla y serán muy importantes para determinar la distribución de las temperaturas y concentraciones dentro del recipiente.