Biorreactores Y Fermentadores

BIORREACTORES

Definición
Recipiente en el cual se lleva a cabo una reacción catalizada por enzimas o células, libres o inmovilizadas junto con los mezcladores equipos de toma de muestras y aparatos de control.
Fases:
  * Homogéneos.
  * Heterogéneos.

Procesos:
  * Continuos.
  * Discontinuos.

Mezcla:
  * Discontinuo de mezcla completa.
  * Continuo de mezcla completa.
  * Continúo de flujo de pistón.
  * Reactores de lecho fluidizado.

ELECCION DEL TIPO DE REACTOR:
  * Control de pH y temperatura.
  * Exigencias de suministro o eliminación de reactores gaseosos.
  * Presencia de partículas solidas deseadas o indeseadas en la alimentación.
  * Estabilidad química y/o biológica de sustratos y productos.
  * Sustitución del catalizador.
  * Inhibición por sustratos y/ o productos.
  * Escala de operación.
  * Destinos del producto.
PRINCIPIOS EN EL DISEÑO DE BIORREACTORES 

  A) Discontinuo de mezcla completa.
Variación de forma continúa.
Constante a través del reactor.
Empleo de enzimas solubles
Volumen pequeño de producción

Desventajas:
Cambios en las condiciones de operación.
Grado de mezcla en reactores a gran escala.

  B) Continuo de mezcla completa 
Composición uniforme
Versátiles y baratos
Facilidad de control de PH, temperatura, etc.

Desventajas 
Gastos energéticos elevados


  C) DE FLUJO EN PISTON.
Invariable a lo largo del tiempo
Varía a través del reactor
Células o enzimas libres (inoculación) 
Células o enzimas inmovilizados

Ventajas
Más eficaces que los de mezcla completa
Simples y fáciles de manejar y automatizar

  D) DE LECHO FLUIDIZADO
Fluidización: winkler (1921)
De lecho fluido o turbulento
Biocatalizador en suspensión
Flujo de sustrato

Ventajas:
Buen control del PH, T0, gas, etc.
Gran área de interacción
Facilidad de hacer trabajo en continuo 
Desventajas
Técnica de trabajo cara.

 

El diseño en bioingeniería no es solo la aplicación de conceptos básicos y teóricos que conlleven a lograr un prototipo; para la realización íntegra de un modelo, otra gran parte, trata de la adaptación creativa y de la utilización del ingenio propio para lograr el objetivo de conjuntar el ambiente biológico de un cultivo vivo con el ambiente artificial de un dispositivo controlado; este es el resultado denominado biorreactor o reactor biológico. Un biorreactor es por tanto un dispositivo biotecnológico que debe proveer internamente un ambiente controlado que garantice y maximice la producción y el crecimiento de un cultivo vivo; esa es la parte biológica. Externamente el biorreactor es la frontera que protege ese cultivo del ambiente externo: contaminado y no controlado. El biorreactor debe por tanto suministrar los controles necesarios para que la operación o proceso (bioproceso) se lleve a cabo con economía, alto rendimiento (productividad) y en el menor tiempo posible; esa es la parte tecnológica.

El  biorreactor es un sistema totalmente cerrado para la recepción y tratamiento de las aguas residuales, residuos agrícolas y de cualquier otro tipo de residuos orgánicos biodegradables, donde son convertidos en abono biológico formulado, libre de todo patógeno, y  genera  un gas, llamado biogás, el cual se purifica hasta llevarlo a metano puro en la mayor proporción posible para ser utilizado en cualquier sistema de combustión, motores o cualquier otro tipo de equipo que opere con gas natural, incluyendo los vehículos particulares convertidos a gas, es importante anotar que el gas generado por este biorreactor es tal como el gas natural pues tiene un alto porcentaje de metano de no menos del 91%  y su composición, poder calorífico etc. es casi idéntico a la del gas natural, debido a que se purifica hasta su punto óptimo.