Para diseñar un biorreactor, algunos objetivos tienen que ser definidas. Las decisiones tomadas en el

diseño del biorreactor puede tener un impacto significativo en el rendimiento general del proceso.

El conocimiento de la cinética de la reacción es esencial para la comprensión de cómo un reactor biológico

funciona. Otras áreas de ingeniería de bioprocesos, tales como balances de masa y energía, mezcla,

También se requiere la transferencia de materia y transmisión de calor.

El biorreactor es el corazón de cualquier proceso bioquímico en el que las enzimas, microbiano, mamíferos

o sistemas de células de planta se utilizan para la fabricación de una amplia gama de utilidad biológica

productos. El rendimiento de cualquier biorreactor depende de muchas funciones, tales como los enumerados

a continuación:

Hay tres grupos de biorreactor actualmente en uso para la producción industrial:

1. No se agita, el sistema no aireado: alrededor del 70% de los biorreactores están en esta categoría.

2. No agitado, sistema aireado: alrededor del 10% de los biorreactores.

3. Agitado y aireado sistemas: alrededor del 20% de los biorreactores en la operación industrial.

No agitada, vasos gaseosas se utilizan en el proceso para los productos tradicionales tales como vino, cerveza

y la producción de queso. La mayoría de los bioprocesos recientemente encontradas requieren el crecimiento microbiano en

un sistema aireado y agitado. La distribución porcentual de los vasos gaseosas y agitados

para aplicaciones de biorreactores se muestra en la Tabla 6.1. Las actuaciones de diversos biorreactor

sistemas se comparan en la Tabla 6.2. Dado que estos procesos están controlados cinéticamente, el transporte

fenómenos son de menor importancia.

No se agita, los buques no gaseosas se utilizan para los productos tradicionales como el vino, la cerveza y el

queso. La mayoría de los nuevos productos requieren el crecimiento de microorganismos en el aireado, agitado

vasos.

ANTECEDENTES DE BIORREACTORES

La función principal de un biorreactor diseñado adecuadamente es proporcionar un entorno controlado

para lograr un crecimiento óptimo y / o la formación de producto en el sistema celular particular empleado .

Con frecuencia, el término " fermentación " se utiliza en la literatura en el sentido de " biorreactor " .1-3 El

rendimiento de cualquier biorreactor depende de muchas funciones , incluyendo:

• La concentración de biomasa debe permanecer lo suficientemente alto como para mostrar un alto rendimiento.

• Condiciones estériles deben mantenerse para el sistema de cultivo puro.

• Se requiere una agitación eficaz para la distribución uniforme del sustrato y los microbios en el

volumen de trabajo del biorreactor .

• se necesita transferencia de calor para operar el biorreactor a temperatura constante , como la deseada

temperatura de crecimiento microbiano óptimo .

• Creación de las condiciones de corte correctos . Alta tasa de cizalladura puede ser perjudicial para el organismo

y alterar la pared celular ; bajo cizallamiento también puede ser indeseable debido a la floculación no deseado

y la agregación de las células , o incluso el crecimiento de bacterias en la pared del reactor y el agitador

TIPO DE BIORREACTOR

Biorreactores aerobios se clasifican en cuatro categorías, dependiendo de cómo es el gas

distribuida.

• reactor de tanque agitado : el tipo más común de biorreactor utilizado en la industria . Un proyecto es

equipada, que proporciona un patrón de circulación definida .

• biorreactor ciclo de presión puente aéreo : el gas se hace circular por medio de aire a presión.

• biorreactor continuo: un tipo modificado de sistema de transporte aéreo en el que una bomba transporta el aire y

líquido a través del recipiente .

• Sistema de inmovilizado : el aire circula a través de una película de microorganismos que crece en un sólido

superficie . En un biorreactor inmovilizados , biocatalizadores de partículas para la producción de enzimas y

la conversión de la penicilina a ácido 6 - aminopenicilánico se utilizan .

• Lecho fluidizado : cuando lechos de relleno son operados en modo de flujo ascendente , el lecho se expande a gran

se evitan canalización y la obstrucción de la cama ; las tasas de flujo . Aplicación normal es de aguas residuales

el tratamiento y la producción de vinagre .

• lecho de goteo : otra variación del lecho de relleno , el líquido se pulveriza sobre la parte superior de la empaquetadura

y se escurre hacia abajo a través del lecho . El aire se introduce en la base , porque el líquido no es

continua a lo largo de la columna , por lo que el aire se mueve fácilmente alrededor de la empaquetadura. Este tipo de

biorreactor es ampliamente utilizado para el tratamiento aeróbico de aguas residuales .

• Fed -batch reactor de mezcla : a partir de una solución relativamente diluida de sustrato esto proporciona

control sobre la concentración de sustrato . Se evitan las altas tasas de . Lote Fed se utiliza para panadería

levadura para superar la represión catabólica y para controlar la demanda de oxígeno . También se utiliza rutinariamente

para la producción de penicilina .

• reactor de mezcla por lotes: Hay tres principales modos de operación del biorreactor : ( a) por lotes ;

( b ) lote alimentado , ( c ) continua.

Biorreactores industriales pueden soportar hasta 3 atmósferas de presión positiva. grandes fermentadores

están equipadas con un visor de vidrio vertical de encendido para la inspección de los contenidos del reactor. partes laterales

para pH, sensores de oxígeno disuelto y la temperatura son un requisito mínimo. Un vapor

se proporciona la esterilización puerto de la muestra. Agitadores mecánicos se instalan en la parte superior o inferior

del tanque para el mezclado adecuado.

Elección de la estrategia de operación tiene un efecto significativo sobre la conversión de sustrato, producto

la susceptibilidad a la contaminación y la fiabilidad del proceso.

donde Rp es la tasa de formación de producto y? rs es la tasa de consumo de sustrato.

El énfasis del diseño de esta sección será en biorreactores de tanque agitado, que son los

tipo más común usado comercialmente en muchas industrias de bioprocesos.

6.3.1 Los biorreactores de transporte aéreo

En un fermentador de transporte aéreo, la mezcla se lleva a cabo sin ninguna agitación mecánica. puente aéreo

biorreactores se utilizan para el cultivo de tejidos debido a que los tejidos son de mezcla sensible y normal de cizallamiento

no es posible. Hay muchas formas de biorreactor de transporte aéreo. En la forma habitual, el aire se introduce en

la parte inferior de un tubo de aspiración central a través de un anillo rociador, por lo que la reducción de la densidad aparente

del líquido en el tubo en relación con el espacio anular dentro del biorreactor. El flujo pasa a

hacia arriba a través del tubo de aspiración para el espacio de cabeza del biorreactor , donde el exceso de aire y el

subproducto , CO2, desenganchar . El líquido desgasificado luego fluye por el espacio anular exterior

el proyecto a la parte inferior del biorreactor . El enfriamiento puede ser proporcionado por cualquiera de hacer que el proyecto

tubo de un intercambiador de calor interno o con un intercambiador de calor en un circuito de recirculación externo .

Las ventajas de biorreactor de transporte aéreo son:

1 . En bajo cizallamiento , hay baja de mezcla que significa que el biorreactor se puede utilizar para el cultivo

células vegetales y animales .

2 . Puesto que no hay agitación , la esterilidad se mantiene fácilmente .

3 . En un recipiente grande , la altura del líquido puede ser tan alta como 60 m , la presión en la parte inferior de

el buque va a aumentar la solubilidad de oxígeno , y el valor de KLa aumentará .

4 . Extremadamente grandes vasos pueden ser construidos . En una sola planta de proteína de la célula , el reactor

tenía un volumen total de 2300m3 ( una columna de diámetro 7m y la altura 60m con un reactor

volumen de trabajo de 1560m3 ) . Además, en este reactor los microorganismos fueron

crecido en metanol para SCP , la reacción bioquímica que resulta en un calor extremadamente grande

liberación . No fue posible eliminar un alto calor tales exotérmico de la reacción con una convencional

diseño de tanque agitado .

En aplicaciones de biorreactor de transporte aéreo hay varios tipos de fermentador. El más común

biorreactores de transporte aéreo son de ciclos de presión, interna y bioreactores de bucle externos.

6.3.2 Operaciones de transporte aéreo biorreactores ciclo de presión

El gas se hace circular por medio de aire a presión. En los biorreactores de transporte aéreo, la circulación es causada

por el movimiento del gas inyectado a través de un tubo central, con recirculación de fluido a través del

anillo entre el tubo y la torre o viceversa. La figura 6.1 muestra un biorreactor puente aéreo

con un ciclo de bucle interno de flujo de fluido.

6.3.3 Loop biorreactor

Un tipo modificado de sistema de transporte aéreo con los patrones de flujo de gas y líquido en el que unos medios de transporte de la bomba

el aire y el líquido a través del recipiente. Aquí, se utiliza un bucle externo, con una mecánica

la bomba para extraer el líquido. Gas y líquido distribuido se inyectan en la torre a través de una boquilla.

La figura 6.2 muestra un biorreactor puente aéreo que opera con una bomba de recirculación externa.

BIORREACTORES tanque agitado

El biorreactor más importante para la aplicación industrial es el recipiente de mezcla convencional,

que tiene la doble ventaja de bajos costos de capital y de operación. La Figura 6.3 es un

diagrama esquemático de un reactor de este tipo. Los buques para los experimentos de laboratorio de volumen hasta

20 litros son de vidrio. Para volúmenes más grandes, la construcción está hecha de acero inoxidable. la

relación altura: diámetro del vaso puede variar 02:01-06:01, dependiendo en gran medida de la

cantidad de calor que ser eliminado, y el agitador puede ser de arriba o de abajo impulsada. Todos los tanques

están equipados con deflectores, que impiden un gran vórtice central está formando, así como mejorarmezclar. Cuatro deflectores se utilizan para los buques de menos de 3 metros de diámetro, y de seis a ocho deflectores

se utilizan en los buques más grandes. La anchura del deflector es por lo general entre T/10 y T/12, en

que T es el diameter.4 tanque, 5

Altura del recipiente y el diámetro:

El diámetro del tanque, Dtank es menos de 3 m, cuatro deflectores de 6-8 pulgadas pueden prevenir

un vórtice central. Típicamente, el 75% del volumen diseñado se utiliza como el volumen de trabajo, en un

recipiente de fermentación aproximadamente el 75% del volumen total CSTR se llena de líquido, el restante

25% se utiliza para espacio de gas. Si tiene lugar la formación de espuma, no hay ninguna posibilidad de contaminación inmediata.

Si la altura del depósito es igual al diámetro (? D H), un agitador es suficiente.

Si la altura del depósito es dos veces el diámetro (? 2D H) o más, conjuntos adicionales de agitadores

debe ser montado en el eje, separados por una distancia w. La instalación de varios conjuntos de

impulsores mejora la mezcla y la transferencia de masa. Rociadores siempre deben estar ubicadas cerca del

fondo del recipiente con una distancia Di / 2 a continuación el agitador, donde Di es el diámetro de

los impulsores. Entrada de energía por unidad de volumen de recipiente de fermentación de un fermentador normal,

debe ser mayor que 100W/m3, y la velocidad punta del impulsor (PNDI) debe ser mayor que

1,5 m / s. Vamos a definir un número adimensional que se conoce como el número de Froude, Fr, el

valor del número adimensional indicado tiene que ser mayor que 0,1:

Alta agitación y aireación causan grandes problemas tales como la formación de espuma , lo que puede dar lugar la fermentación

buque a la contaminación desconocida . Antiespumante no puede ser siempre añadido para la reducción

de espuma : que puede tener efectos inhibitorios sobre el crecimiento de microorganismos , por lo que el más simple

dispositivos tienen rastrillos montado en el eje agitador y localizadas en la superficie del fluido .

Si la eliminación de calor es un problema , ya que puede ser en grandes biorreactores mayores de 100m3 , hasta

12 deflectores pueden ser usados , a través del cual pasa el refrigerante .

La consideración cuidadosa debe ser dada a agitador diseño dentro de un biorreactor , ya que

controla el funcionamiento del biorreactor .

El tipo más común de agitador utilizado es la turbina de disco de cuatro palas . Sin embargo ,

investigación sobre la hidrodinámica del sistema ha demostrado que otros agitadores de turbina de disco

con 12, 18 o cuchillas cóncavas tienen ventajas .

Muchas investigaciones se han realizado en sistemas de gas / líquido sin sólidos presentes

y donde la cizalladura no es un problema . En los sistemas que son sensibles al cizallamiento y donde los sólidos son

Actualmente, existen ventajas en el uso de una turbina con álabes inclinados . El número de agitadores

montado en el árbol dependerá de la altura del líquido en el recipiente . Para la especificación

del número correcto de agitadores en el eje , la altura del líquido en el recipiente debe

sea igual al diámetro del tanque , se requiere un agitador , y si la altura del líquido es de dos o tres

veces el diámetro del tanque ( ? 2T o 3T H ) , agitadores adicionales se deben montar en el

eje , separados por una distancia W ; entonces w T, donde T representa el diámetro del tanque ? . Instalación de

múltiples conjuntos de impulsores mejora la mezcla y mejora la transferencia de masa.

Se requiere una alta turbulencia para el mezclado eficaz ; este es creado por el campo de vórtice que

formas detrás de las hojas . Para todo el gas fluya a través de esta región que debe entrar en el recipiente de

cerca de y preferiblemente por debajo de la del disco , por lo que se recomienda que los rociadores

siempre debe estar más cerca , sobre una distancia de Di / 2 por debajo del agitador, donde Di es el

diámetro del impulsor .

a fuerza centrífuga se basará el gas en el sistema, lo que asegura que la turbulencia suficiente

se crea. Para esto, se requiere una entrada de potencia mayor que 100 W/m3 desde el agitador.

6 Por otra parte, una velocidad punta (? NDI) superior a 1,5 m / seg o un número de Froude (N2Di / g)

mayor que 0,1 se utilizan a menudo, donde N es la velocidad del agitador en Hz, y g es gravitacional

aceleración en m/s2.

El diseño del dispositivo de entrada de gas es de importancia secundaria para la captura y

la dispersión del gas por el agitador. Para la transferencia de masa eficiente, un anillo de orificios múltiples

rociador se utiliza generalmente con un diámetro de salida de gas de 3Di / 4. Sin embargo, es sólo ligeramente

mejor que un único rociado-tubo abierto situado bajo el disco.

La formación de espuma es a menudo un problema en los sistemas aireados a gran escala. Antiespumante no siempre puede

ser añadido para la reducción de la espuma, ya que puede inhibir el crecimiento de los microorganismos.

Sin embargo, hay varios métodos mecánicos mediante el cual la espuma se puede romper.

Los dispositivos más simples tienen rastrillos montados en el eje del agitador situado en la superficie de la

líquido. Un dispositivo más sofisticado es el " sistema de Funda - espuma " , en la que se destruye la espuma

por las fuerzas centrífugas . La solución de nutrientes que tuvo lugar en la espuma fluye de nuevo en el biorreactor ,

y el aire liberado de la espuma abandona el recipiente .

Debe haber un número mínimo de aperturas en el biorreactor para que la esterilidad puede ser

mantenido. Las pequeñas aberturas deben hacerse a prueba de fugas con una junta tórica y aberturas más grandes

equipado con juntas . Una de las áreas más difíciles de sellar con eficacia es el punto donde el

eje del agitador pasa al interior del recipiente ; aquí un cierre mecánico doble debe instalarse . si

posible las articulaciones de todos las partes conectadas dentro del recipiente estéril , así como todas las tuberías

tanto dentro como fuera del biorreactor debe soldar. No debe haber ningún daño directo

conexión entre la zona no estéril y estéril , es decir, dispositivos de muestreo y la inyección

puertos deben ser alojados en los cierres de vapor de esterilización.

BURBUJA COLUMNA FERMENTADOR

Para la producción de levadura de panadería, de cerveza y vinagre, se utilizan fermentadores de columna de burbujas.

También se utilizan a menudo para la aireación y el tratamiento suficiente de las aguas residuales. En el diseño

un biorreactor tales, la altura del líquido a diámetro del tanque (H: D) es aproximadamente 2:1, una relación común

H: D también es aproximadamente 3:1, y en la producción de levadura de panadero la proporción de H: D es 06:01. En la burbuja

La hidrodinámica y columnas de transferencia de masa dependen del tamaño de las burbujas y cómo

que se liberan desde el rociador. La velocidad del líquido hacia arriba en el centro de la columna,

para el rango de diámetro de la columna 10 cm a 7,5 m (0,1? D? 7,5 m) y la velocidad superficial del gas

está en el rango de 0? Ugas? 0,4 m/s.7 La velocidad del líquido se correlaciona en el siguiente

ecuación:

BIORREACTORES AIRLIFT

En un fermentador de transporte aéreo , la mezcla se lleva a cabo sin ninguna agitación mecánica . Un puente aéreo

fermentador se utiliza para el cultivo de tejidos, ya que los tejidos son de mezcla sensible y normal de cizallamiento

no es posible. Con el puente aéreo, debido a que los niveles de corte son significativamente más bajos que en

recipientes de agitación , que es adecuado para el cultivo de tejidos . El gas se burbujea sólo hasta la parte de la

la sección transversal del vaso llamado el tubo ascendente . El gas se levantó , la densidad del fluido disminuye haciendo que el líquido en

el elevador se mueva hacia arriba y el líquido sin burbujas a circular por el down -comer .

El líquido circula en reactores de puente aéreo como resultado de la diferencia de densidad entre el tubo ascendente y

abajo -comer .

Hay muchas formas de biorreactor de transporte aéreo . En la forma habitual , el aire se introduce en la parte inferior de

un tubo de aspiración central a través de un anillo rociador , por lo que la reducción de la densidad aparente del líquido

en el tubo en relación con el espacio anular dentro del biorreactor . El flujo pasa a través de

el tubo de aspiración para el espacio de cabeza del biorreactor , donde el exceso de aire y el subproducto ,

CO2, se desenganchan . El líquido desgasificado luego fluye por el espacio anular al margen del proyecto

a la parte inferior del biorreactor . En general, los biorreactores de transporte aéreo tienen las siguientes características:

• Recipientes interna de bucle

• Proyecto de tubos

• Lazo externo o bucle externo

El deber de enfriamiento puede ser proporcionado por cualquiera de hacer que el tubo de aspiración de un intercambiador de calor interno

o con un intercambiador de calor en un circuito de circulación externa. El coeficiente de transferencia de masa de

Fermentador puente aéreo bucle externo se estima como: 8

La altura de los reactores de transporte aéreo es típicamente alrededor de 10 veces el diámetro de la columna ( ? 10D H ) .

Para los sistemas de aguas profundas del eje la relación de H : D es aproximadamente 100. Para grandes fermentadores ( 500m3 ), una burbuja

la columna es una opción atractiva , porque es simple y barata de operar .

Las principales desventajas de los reactores de transporte aéreo son :

1 . Alto costo de capital, con los barcos de gran escala.

2 . Los altos costos de la energía. Aunque no se requiere un agitador , un mayor caudal de aire es necesario ,

y el aire tiene que estar a una presión más alta , particularmente a gran escala . Además, la eficiencia

de compresión de gas es baja.

3 . Como los microorganismos circulan a través del biorreactor , las condiciones cambian , y es

imposible mantener niveles consistentes de fuente de carbono , nutrientes y oxígeno a través

el recipiente .

4 . La separación de gas del líquido no es muy eficiente cuando la espuma está presente . En el

diseño de un biorreactor de transporte aéreo , estas desventajas tiene que ser minimizado. Si la alimentación

viene en en una sola ubicación , el organismo podría experimentar ciclos continuos de

alto crecimiento , seguido por el hambre . Esto daría lugar a la producción de subproductos indeseables

subproductos, los bajos rendimientos y altas tasas de mortalidad. Por lo tanto , particularmente a gran escala ,

deben utilizarse múltiples puntos de alimentación . Del mismo modo , el aire debe ser admitido en varios puntos

hasta la columna. Sin embargo , el aire debe entrar principalmente de la parte inferior para hacer circular el fluido

a través del reactor .

TRANSFERENCIA DE CALOR

La temperatura en un recipiente puede ser controlado mediante la eliminación de calor por medio de agua circulante

través de una camisa en el exterior del recipiente y / o haciendo pasar el agua a través de hueco

deflectores situado en el recipiente. Con un biorreactor de transporte aéreo que el calor puede ser retirado a través de la

proyecto tubo hueco. La velocidad a la que se transfiere el calor está dada por:

(6.7.1)

donde Q es el calor transferido en W, U es el coeficiente global de transferencia de calor en W/m2? K, A es el

superficie para la transferencia de calor en m2, y T es la diferencia de temperatura entre los medios de comunicación

y agua de refrigeración en K. El coeficiente U representa la conductividad del sistema, el cual

depende de la geometría del sistema, las propiedades del fluido, la velocidad de flujo, material de la pared y el espesor.

La resistencia general a la transferencia de calor es el recíproco del coeficiente global de transferencia de calor.

Se define como la suma de las resistencias individuales de transferencia de calor en forma de calor pasa de un

fluido a otro , y puede ser escrito como :

( 6.7.2 )

donde , ho es el coeficiente de película exterior, hi es el coeficiente de película interior, hof es el exterior

ensuciamiento coeficiente de película , hif es el ensuciamiento interior coeficiente de película , hw es la transferencia de calor de la pared

coeficiente (que es k / x ) , k es la conductividad térmica de la pared , y x es el espesor de la pared

en m . Las unidades para todos los coeficientes de película son W/m2 ? K. Esta ecuación es aplicable para todos los casos

excepto un tubo de pared gruesa , donde un factor de corrección tiene que ser utilizado . El exterior y el interior

coeficientes de película se pueden evaluar a partir de correlaciones semi - empíricas de la siguiente forma :

( 6.7.3 )

donde Nu es el número de Nusselt , la relación de convección a los coeficientes de transferencia de calor conductiva .

Los términos K, A y B son constantes . Re es el número de Reynolds , que es la relación de

inercial sobre las fuerzas viscosas , y Pr es el número de Prandtl , que es la relación de cinemática

viscosidad sobre la difusividad térmica :

( 6.7.4 )

( 6.7.5 )

( 6.7.6 )

donde Dt es el diámetro del vaso , Di es el diámetro del impulsor , todo en m ; r es la densidad en

kg ? m ? 3 , m es la viscosidad en kg / m ? s, n la viscosidad cinemática en m2 / s , k es la conductividad térmica

en W ? m ? 1 ? K? 1 , h es el coeficiente de transferencia de calor por convección en W ? m ? 2 ? K? 1 , Cp es

el calor específico en J ? kg ? 1 ? K ? 1 , A es la difusividad térmica en m2 ? s ? 1 , V es la velocidad en

m ? s ? 1 y N es la velocidad del impulsor en Hz . La ecuación anterior se aplica a condiciones turbulentas

para fluidos newtonianos . En los biorreactores de tanque agitado , condiciones que normalmente son turbulentos

alcanzado . Sin embargo , puede producirse un comportamiento no newtoniano , especialmente si pasan polisacáridos

en el caldo . Un amplio estudio de la literatura de las correlaciones de transferencia de calor para ambos

Sistemas monofásicos newtonianos y no - newtonianos se ha hecho por muchos investigadores .

Ellos han demostrado que para atracos de menos del 15% , las tasas de transferencia de calor con la adición de gas

están muy cerca de los valores obtenidos sin addition.8 gas, 9 Gas atraco se define como

el volumen de gas en el recipiente por el volumen del depósito , y puede ser calculado a partir de la ecuación

donde Pg es la potencia consumida por el líquido gasificado en W, VL es el volumen de líquido sin gaseo, ns

es la velocidad superficial del gas en m / s y K es una constante. Otras correlaciones para retención de gas son

define en la literature.10, 11

El cálculo de los coeficientes de película de transferencia de calor en un biorreactor air-lift es más compleja,

como pequeños reactores pueden funcionar bajo condiciones de flujo laminar, mientras que los buques de gran escala

operar bajo condiciones de flujo turbulento. Se ha encontrado que bajo condiciones de flujo laminar,

los caldos de fermentación muestran un comportamiento no newtoniano, por lo que el coeficiente de transferencia de calor

se puede evaluar con una forma modificada de la ecuación conocida como la de Graetz-Leveque

ecuación: 9

donde d es la corrección para el comportamiento no newtoniano igual a (3n? 1) / 4n, en donde n es el flujo

índice de comportamiento del fluido de ley de potencia. Gz es el número de Graetz, un número adimensional relacionados

de caudal másico, capacidad calorífica y conductora coeficiente de transferencia de calor.

donde m • es la tasa de flujo de masa de fluido a través del tubo en kg / s , y Cp es el calor específico en J / kg

K , k es la conductividad térmica en W / m ? K , y L es la longitud a lo largo del tubo en m . Esta ecuación

se aplica con mayor precisión en las etapas iniciales del biorreactor. En etapas posteriores de crecimiento

Xanthmonas campestris , el valor de los coeficientes de película eran hasta un 45 % menor de lo previsto

por la ecuación de Graetz - Leveque , debido a la suciedad de la superficie de transferencia de calor . Sin embargo ,

con Aspergillus niger , valores de hasta cuatro veces las predichas por la forma no - newtoniana

de la ecuación de Graetz - Leveque se observaron . La mejora se encontró que era dependiente

sobre la concentración celular y la morfología de los microorganismos , y fue probablemente debido a la

aumento de la turbulencia de la capa límite causado por los agregados de micelio .

El coeficiente global de transferencia de calor depende de la velocidad de agitación en el recipiente , el rendimiento

del líquido y de gas en un biorreactor de transporte aéreo y de la velocidad de circulación de agua de enfriamiento en

la chaqueta. El valor esperado del coeficiente global de transferencia de calor que incluye todas las resistencias

para un sistema no - ensuciamiento debe estar en el rango de 500-1500 W ? m ? 2 ? K ? 1 . En caso de cualquier problema ,

por ejemplo, células de plantas , que son sensibles al cizallamiento de la turbulencia lado recipiente de animales y

tiene que ser reducida ; en consecuencia, el coeficiente de transferencia de calor será reducida . En tales

casos, la transferencia de calor aumentarán sólo proporcionando una mayor área de transferencia de calor . El adicional

A es el factor de proporcionalidad. Cuando el calor total transferido tiene que ser calculado, el poder

del agitador debe incluirse, porque una cantidad considerable de energía se convierte en

de calor en el recipiente.

Las pequeñas diferencias de temperatura, T, en un biorreactor son por lo general fácilmente estabilizados, a menos

se utiliza agua de refrigeración refrigerado, lo que significa que el producto de la transferencia de calor global

coeficiente y el área de transferencia de calor, 'UA', tiene que ser grande. Por lo tanto, el área de transferencia de calor

puede ser maximizado por tener agua de refrigeración en los deflectores, así como en la chaqueta de la

biorreactor.