Biorreactores de Tipo Air-lift

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  BIORREACTORES DE TIPO AIRLIFT Los reactores de tipo Airlift toman ventaja de la inyección de una corriente gaseosa (generalmente aire) para proporcionar el mezclado y una transferencia de sustancias gaseosas con la fase líquida, el diseño específico de los reactores Airlift causan que el líquido circule entre dos zonas interconectadas conocidas como la zona elevada y la zona descenso. La zona elevada y la zona de descenso permiten la circulación del líquido por un separador líquido-gas en la par
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  BIORREACTORES DE TIPO AIRLIFT Los reactores de tipo Airlift toman ventaja de la inyección de unacorriente gaseosa (generalmente aire) para proporcionar el mezcladoy una transferencia de sustancias gaseosas con la fase líquida, eldiseño específico de los reactores Airlift causan que el líquido circuleentre dos zonas interconectadas conocidas como la zona elevada y lazona descenso. La zona elevada y la zona de descenso permiten lacirculación del líquido por un separador líquido-gas en la partesuperior. El aire es inyectado por debajo de la zona elevada y laeliminación del gas en el separador genera un gradiente de densidadentre la zona elevada y la zona de descenso, causando la circulacióndel líquido.La función del separador de gas es apoyar la liberación eficiente delíquido-gas, las fracciones de gas introducidas en la sección bajantedependen del diseño y de las variables operacionales, este tiene unefecto significativo en el desempeño (rendimiento) del reactor.En comparación con los reactores clásicos que generan grandesgradientes de esfuerzo de corte (cizallamiento) que causan en lascélulas tensión mecánica en áreas de alta turbulencia, en losreactores de tipo Airlift no hay puntos de disipación de energía y losesfuerzos de corte son homogéneos por lo que causan poco estréscelular.Los ALRs son preferidos regularmente para el cultivo de célulasanimales y vegetales sensibles a los esfuerzos de corte o durante lasaplicaciones del tratamiento de aguas residuales que requieren el usoeficiente de energía (transporte suficiente de O 2 ).Los ALRs son clasificados comúnmente deacuerdo a su estructura física. ALRs deloop-externo son construidos usandocompartimentos separados por un ductohorizontal a la zona elevada y a lassecciones del fondo. En el Loop interno lazona elevada y la zona de descenso sonlocalizadas físicamente en el mismocontenedor y ambos separados por unbafle o un tubo de aspiración concéntrico.Los sistemas de loop-externo son menosversátiles en términos de diseño de reactory son menos utilizadas (aplicación) que losloop-internos ya que soportan mayores Componentes típicos deun reactor airlift  velocidades de circulación del líquido y una menor transferencia demasa.Los ALRs de loop interno yexterno tienen formasgeneralmente cilíndricasaunque configuracionesrectangulares y cuadradas sehan utilizado en la industria yaque estos son más fáciles defabricar pero tienen un grannúmero de zonaspotencialmente estancadas. Los sistemas cilíndricos están diseñadoscon una altura total a las relaciones de diámetro (h/d).Los ALRs con tubos de aspiración perforados pueden mantener unmenor mezclado y coeficientes más altos de transferencia de masamás altos, en medios de baja viscosidad en comparación con lossistemas de tubos de aspiración no perforados debido a unmovimiento radial a través de las perforaciones.Los ALRs tipo cascada permiten el establecimiento de cultivossecuenciales (Aerobio/Anaerobio) sin la necesidad de tuberías o deinterconexión entre las bombas de cada tratamiento al paso.Como una regla de oro, la potencia específica de entrada en los ALRsno es excedida normalmente de 2 a 3 kW/m 3, estás potencias puedenser incluso más bajas 0.1 kW m -3 en aplicaciones donde es requeridobajos esfuerzo de corte.Hidrodinámica líquido-gasLas retenciones del gas tienen influencias cruciales en la circulacióndel líquido, la transferencia de masa, el volumen total del reactor, elárea de contacto liquido-gas. El volumen de un ARL depende delconjunto máximo de retención de gas que puede ser acomodadodentro del reactor. Propiedades del fluido como: tensión superficial,densidad, viscosidad, fuerza iónica y las variables de diseño como elradio ,A d /A r o hL pueden afectar la retención del gas y la distribucióndel tamaño de la burbuja. Estas variables disminuyen como resultadodel incremento de la velocidad de circulación del líquido. Los valoresde la retención de gas para las zonas elevadas y bajas son  importantes porque su diferencia constituye la fuerza de majeño(fuerza motriz) para la circulación del líquido. Esta diferencia estádeterminada por la geometría del reactor.Los modelos hidrodinámicos sofisticados tienen como objetivopredecir las velocidades de circulación líquida basados en balancesde energía y balances de momentum.Separadores de gas-líquidoEl grado de la separación de gas influye en la velocidad de lacirculación del líquido, transferencia de masa, suspensión de lapartícula sólida, los esfuerzos cortantes, etc.La separación gas-líquido esta regida por la distancia entre la salidade la tubería de retorno y la entrada del tubo de descenso en laregión de la cabeza de ALRs, la velocidad de las burbujas, la conexiónhorizontal entre el tubo ascendente y descendente. La separación delgas-líquido se puedes usar ventajosamente para proporcionardiferentes condiciones de crecimiento (condicionasaerobias/anaerobias) en cada sección del ALR. Por ejemplo lacombinación de un tubo de descenso puede resultar el agotamientototal del oxígeno disuelto en esta sección, independientemente de laaplicación, la transferencia de oxígeno siempre debe sercuidadosamente optimizado para evitar cambios perjudiciales.Si la longitud del conducto de separación gas-líquido también sepuede mejorar mediante la reducción de la velocidad del líquidodescendente a la entrada del tubo de descenso, por lo tanto el áreamínima de entrada para una eliminación del gas eficiente. LosDeflectores horizontales y verticales en el interior de los ALRs puedenaumentar el tiempo de retención líquido-gas más eficiente.AplicacionesProducción de cerveza, el ácido cítrico y la biomasa de la levadura,bacterias y hongos, para el tratamiento de aguas residuales yproducciones de productos químicos de alto valor (enzimas,antibióticos y proteínas), producción de biocombustibles a través deaceite de algas o la biomasa de algas.
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