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En este post se aborda el diseño y manejo de biorreactores de tambor giratorio y los biorreactores de tambor agitado en las que se sopla el aire en el espacio de cabeza y no a la fuerza a través del mismo piso de sustrato.

Este tipo de biorreactores puede ser escogido para procesos continuos, pero también se pueden usar para procesos por lotes, lo que será el punto de este texto.
Tenga en cuenta que hay varios fermentadores que son muy similares en primera_instancia a los de rotación y agitación de tambor en los cuales se inyecta aire directo en el lecho.
Esta aireación a_presión va a colocarlos en los biorreactores del tipo continuamente agitado y fermentadores aireados a presión, sin embargo, si el fermantador opera más de cerca a este clase de fermentador o a un proceso de tambor giratorio o de tambor agitado dependerá de la eficiencia de dicha aireación a presión.
Características base, diseño y variables de operación.
Algunas de las posibles variaciones de diseño observan_la inclusión de deflectores (o, más bien, la distancia y el perímetro del biorreactor.
Tenga en cuenta que las proporciones geométricas pueden cambiar en una gama bastante diversa;la inclinación del eje central del fermentador a la horizontal;el tamaño y la forma del dispositivo de mezclado dentro de un tambor agitó y el número, tamaño, y la forma de deflectores en un tambor giratorio desconcertado;el diseño de la entrada y salida del sistema de aireación, lo que afectará a los patrones de flujo de gas en el espacio superior;la presencia o ausencia de una área de agua externa.
Mantenga en cuenta que para un tambor giratorio esto aumentará el peso para ser girado y también requerirá un sello de agua que gira arriba_de la entrada y las líneas de agua de salida;si las características interiores tales como deflectores o paletas están diseñados para ayudar en el enfriamiento;el diseño del sistema para la adición de agua u otros aditivos a la cama a_lo_largo el proceso;en la operación continua, el diseño de la entrada de sustrato y la salida.
Las variables de operación que están disponibles:_la carga de sólidos usada; la velocidad de rotación para un biorreactor de tambor giratorio, la velocidad de mezclado para un biorreactor de tambor de agitación.
Si la rotación o agitación se llevan a cabo de manera intermitente, entonces, la intensidad, la duración y la velocidad de rotación o de eventos de agitación;la velocidad de flujo, la temperatura, y la humedad del aire metido en el espacio de_cabezal superior;la sincronización de las adiciones de agua;la temperatura del agua de refrigeración si se usa un enchaquetado; si no se usa, luego_pues, si el aire se mete soplando más allá de la pared del tambor o no.
La mayoría de estas variantes de operación se pueden variar a voluntad a_lo_largo_de la fermentación.
La carga de sólidos es una variable operativa que se deja_estática al comienzo de cada ejecución.
Tenga en cuenta que muta durante la fermentación como parte de que los sólidos se convierten en CO2, pero una vez que la fermentación ha empezado, la carga de sólidos no se puede controlar de_manera_libre.
La carga de sólidos se relaciona con el
Comunmente, los rellenos fraccionarios deben mantenerse por debajo de 0,4, a fin de buscar la mezcla adecuada de la cama.
Dado que la cama se mezcla, el agua puede ser regenerada mediante la pulverización de una neblina fina sobre la cama durante la mezcla.
Por lo tanto la evaporación debería ser empleada como parte de la intensión de refrigeración, lo que quiere_decir que el aire no saturado se puede utilizar en la entrada de aire.
Los valores elegidos para las variantes de diseño y operación se verán afectados por las siguientes consideraciones:la tasa de producción de calor en el lecho influirá notoriamente las decisiones acerca de la carga del biorreactor, la tasa de aireación, y la humedad del aire de entrada.
La velocidad de rotación o agitación elegida mostrará un equilibrio entre la aportación de la transferencia de calor y O2 dentro del lecho y entre la cama y el espacio de cabeza y la reducción de daños de corte para el microorganismo.
la fuerza de las partículas puede modificar el diámetro máximo y la carga de sustrato que se puede usar.
Las partículas blandas pueden ser trituradas por el peso de una gran cama sobrepuesta.
Más adelante hablaremos_de lo que se conoce, sobre la base de estudios experimentales, acerca de cómo estas variantes de diseño y operación afectan en el rendimiento de los fermentadores de tambor rotatorio y biorreactores de tambor agitado.
Expondremos cómo los modelos matemáticos se pueden establecer para profundizar aún más el diseño y manejo de tambor giratorio y agitado.
Ideas nuevas en la aplicación.
Usos a gran escala.
Takamine (1914) desarrolló un medio para la generación de amilasa por Aspergillus oryzae en el salvado de trigo, inicialmente en biorreactores de bandeja y, posteriormente, en biorreactores de tambor giratorio.
Este trabajo se expandió posteriormente por Underkofler en (1939).
Ziffer estuvo relacionado en el trabajo a_lo_largo_de la década de 1940 en el que la penicilina fue generada a nivel comercial por la SSF del salvado de trigo, en una planta que contenía 40 fermentadores de tambor rotatorio de 1,22 m de diámetro y 11,28 m de longitud, lo que reultaba_en que cada biorreactor tenía un tamaño total de 13 m3.
Describió cómo se trabajó el sistema, pero no cómo fue el desempeño.
El salvado se revolvió con la solución de nutrientes exógenamente y posteriormente se agregó a través de las ventanas de acceso.
Estas fueron cerradas y el biorreactor se esterilizó por inyección directa de vapor, a 1 atm sobre de la presión ambiente, mientras que se hacía circular a 24 rpm.
El inóculo se metió a través de escotillas de pulverización, además_de que el tambor se giró a 24 rpm.
La cantidad de aireación se mantuvo entre 0,28 y 0,42 m3 min-1 hasta 30 h, a continuación se incrementó a 1,13 m3 min-1, que se mantuvo hasta el fin de la fermentación.
La velocidad de giro se dejó a 24 rpm durante las iniciales 6 hrs.
Se redujo a 5 rpm entre 6 y 30 hrs y luego se aumentó a 24 rpm, que se fijó hasta el fin de la fermentación.
El agua se pulveriza encima la superficie exterior con el objetivo de ayudar a controlar la temperatura.
Al término de la fermentación (112 h), el sustrato fermentado se separa a través de las escotillas de acceso por un sistema de vacío neumático.
Los fermentadores de circulación de tambor además se han aplican en la fabricación de koji.
Sato y Sudo analizaron el uso de un fermentador de tambor giratorio de 1.500 kg de tamaño, el cual está diseñado para rotar de forma intermitente.
Informan que el control preciso de la temperatura es difícil en este tipo de biorreactores, pero proporcionan más detalles.