Este documento describe diferentes tipos de biorreactores y sus aplicaciones. Menciona que los biorreactores mantienen condiciones ambientales estables y distribuyen uniformemente las células en cultivo. Describe reactores de lecho fijo, de burbujas, fluidizados y de gotas, así como reactores discontinuos, semicontinuos y continuos. Explica usos de biorreactores en producción de enzimas, tratamiento de aguas y aire, y cultivo celular.

1. Carlos Huaman, Brenda Maily
Useda Mayhua, Yackelin
UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
BIOTECNOLOGIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
BIORREACTORES, TIPOS Y
APLICACIONES
EN
BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL
ESTUDIANTES
Soto Gonzales, Herbert Hernán
DOCENTE

2. Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un
ambiente biológicamente activo.
En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el que
se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o
sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichosr
organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaerobio.
Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en
tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son
usualmente fabricados en acero inoxidable.
INTRODUCCION

3. Primero que hay que entender en el diseño de reactores biológicos es que
contrario a los químicos, sucinéticano está determinada exclusivamente por
la velocidad de reacción y las variables que la determinan.
REACTOR BIOLOGICO Y SU DISEÑO
Mantener las células uniformemente distribuidas en todo el volumen de
cultivo.
Mantener constante y homogénea la temperatura.
Minimizar los gradientes de concentración de nutrientes.
Prevenir la sedimentación y la floculación.
Permitir la difusión de gases nutrientes a la velocidad requerida por
el cultivo.
Mantener el cultivo puro.
Mantener un ambiente aséptico.
Maximizar el rendimiento y la producción.

4. DE LECHO FIJO O EMPAQUETADO
EN COLUMNA DE BURBUJAS
DE LECHO FLUIDIZADO
DE LECHO DE GOTEO
DE ENZIMAS O CELULAS
INMOVILIZADAS
TIPOS DE REACTORES

5. MODO DE OPERACIÓN Y SISTEMAS DE CULTIVO
El modo de operación de un sistema de cultivo, es sinónimo del modo de
operar del biorreactor o fermentador.
DISCONTINUO(batch): se coloca dentro del biorreactor la carga total de cada
proceso de cultivo o fermentación y se dejar que se lleve a cabo el proceso
productivo
SEMICONTINUO (fed-batch): por lotes alimentados, con alimentación de entrada
(F1); se alimenta una línea de entrada o alimentación (F1) para que el sistema
de cultivo tenga un producto (biomasa) con máximo de crecimiento (exponencial)
y aumente la productividad.
CONTINUO (continuos): por quimioestato, se alimenta una línea de entrada F1 o
alimentación y se drena una línea de salida F2 o lavado; de manera que los
flujos o caudales de ambas líneas sean iguales y la producción sea continua.

6. CARACTERISTICAS DE REACTORES
El diseño de los biorreactores es cilíndrico
Los biorreactores varían de tamaños milimétricos
hasta llegar a los metros cúbicos
La mayoría de los biorreactores son de acero
inoxidable.
Los biorreactores mantienen condiciones ambientales
en un mismo estado
Mantienen las células de un cultivo uniformemente
distribuidas
Los biorreactores previenen la sedimentación y la
floculación

7. CLASES DE BIORREACTORES
En el tratamiento de las aguas residuales se emplean reacciones químicas y
biológicas que transcurren tanques llamados reactores. Las principales
clases de reactores actualmente empleados son:
Reactor de flujo intermitente, también llamado reactor batch o de
cochada
Reactor de flujo pistón, conocido también como reactor de flujo
tubular.
Reactor de mezcla completa o reactor de tanque agitado con flujo
continuo
Reactores de mezcla completa conectados en serie
Reactor de lecho empacado
Reactor de lecho fluidizado; y
Reactor de manto de lodos con flujo ascendente.

8. REACTOR TIPO BATCH
El reactor batch o discontinuo es un tipo de
reactor químico en el que al inicio del
proceso se cargan los reactantes, el medio y
los catalizadores, permitiendo que la
reacción transcurra hasta su finalización.
Entonces se retiran los productos del
reactor. De esta forma el reactor queda en
capacidad de iniciar un nuevo ciclo de
funcionamiento.
los reactores batch tienen la ventaja de su versatilidad y costo de instalación;
aunque su costo de operación es más alto.

9. CARACTERÍSTICAS DEL
REACTOR BATCH
APLICACIONES
Carga discontinua
sistema cerrado
estado no estacionario
funcionamiento flexible
costos relativos
fases de reacción
pequeñas escalas
se usa en la producción industrial
en pequeña escala, en la
investigación científica en estudios
de calorimetría, en la
cristalización, cinética,
polimerización, y síntesis
se utiliza en la industria
farmacéutica
Se emplea en la elaboración de
polioles y poliglicoles

10. Un reactor de mezcla completa es un recipiente tipo tanque, el cual debe
mantenerse agitado todo el tiempo que esté funcionando. Este tipo de reactores
poseen una entrada de reactivos y una salida de productos constante, existiendo
una homogeneidad en cualquier punto dentro del tanque, lo que facilita la
reacción química que se produce en su interior.
REACTOR DE FLUJO DE MEZCLA COMPLETA (RFMC)

11. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS REACTORES DE MEZCLA
COMPLETA (CSTR)
VENTAJAS DESVENTAJAS
Ofrecen un muy buen control de la
temperatura.
Pueden ser adaptados fácilmente a
trabajar con dos fases.
Su costo de operación es bajo.
Operan en estado estacionario, por
lo tanto, no se requiere parar la
producción.
Pueden ser utilizados en serie.
Su construcción es sencilla.
Ideales para procesos que requieren
homogeneización.
Baja conversión por unidad de
volumen.
De requerir posibles bypass o
canales extras, estos tendrán
agitación pobre.
No son recomendables para procesos
que se lleven a cabo a presiones
elevadas.
Por lo general, son utilizados en
fase gaseosa.

12. REACTOR DE FLUJO PISTON (PFR)
Los reactores de flujo pistón son
reactores químicos homogéneos que
trabajan en estado estacionario, es
decir, las propiedades de este tipo de
reactores son constantes en el tiempo.
También son conocidos como PFR (Plug
Flow Reactor) y se caracterizan por no
mezclar de forma axial las corrientes
que se encuentran dentro de los
reactores y que forman parte del
proceso

13. APLICACIONES
CARACTERÍSTICAS
para sistemas reactivos de gases
y vapores.
Son ideales cuando se requiere
una producción grande de manera
continua.
utilizados tanto para reacciones
exotérmicas o endotérmicas.
Pueden ser utilizados como
reactores de lecho fijo.
para la refinación de petróleo y
producción de butano, etano y
propano.
Flujo continuo y no necesariamente
constante de las corrientes de entrada y
salida (flujo de tipo pistón dentro del
reactor).
Trabajan en régimen estable.
Ausencia de mezclado axial dentro del
reactor.
La densidad puede variar según la
dirección del flujo.
Puede existir transferencia de calor
entre el reactor y los alrededores.
Las reacciones químicas se desarrollan en
un sistema abierto.

14. APLICACIONES DE BIORREACTORES
Producción de enzimas, proteínas y anticuerpos
Tratamiento de aire contaminado (biodepuración)
Depuración de aguas residuales
Biolixiviación de minerales
Los biorreactores generalmente son utilizados para el cultivo
de las células
Los biorreactores ayudan a acelerar los cultivos celulares
Los biorreactores son útiles en ingenierías de tejidos