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Balance de Masa y Energía en Sistemas Biotecnológicos, Los procesos de…

- - - - diseño del reactor
- - - - Gas en movimiento que crea un equilibrio líquido-vapor, con el cambio de temperaturas entre el gas y el líquido en cámaras de transferencia
  - - - En general, al usar un gas en movimiento, como el aire a una presión constante y atmosférica, se crea un cambio continuo en el equilibrio vapor-líquido entre el gas y el líquido próximos pero en constante cambio
- - - - la cantidad de agua producida por un metabolismo, es insuficiente para reemplazar el agua perdida durante la aireación forzada
      - Balance macroscópico de calor para un fermentador
        
        Estimación de la tasa de acumulación de calor
        
        La tasa de transferencia de calor del medio de fermentación al fluido de enfriamiento
      - La energía puede intercambiarse por transferencia convectiva de calor entre las paredes del biorreactor y los alrededores,
      - La energía producida durante el proceso de fermentación es responsable de factores tales :
        
        Tasa específica de crecimiento del
        microorganismo empleado.
        
        Demanda de aire
        
        Pérdida de agua por evaporación
        
        Elevación de la temperatura del sistema
  - - - la transferencia de oxígeno a la biomasa en la superficie de las partículas de sólido es de primordial importancia.
  - - - limitada capacidad de transfer el calor en sustratos sólidos
  - - - Remoción de calor
        
        Aireación forzada con aire húmedo para remover el calor por conducción.
        
        Aireación forzada con aire seco para remover el calor por evaporación.
        
        Enfriamiento de la superficie externa del birreactor, ya sea con una chaqueta
        de agua o cubriéndolo con un lienzo humedecido con agua.
        
        Circulación de agua fría a través de un intercambiador de calor interno.
  - - - tasa de transferencia de calor de la superficie
      - características térmicas del material orgánico
      - tasa de transferencia de calor intra e inter particular
  - - - Modelo matemático
- - - - Transferencia de Liquido a gas en procesos anaerobios
        
        Se usa el coeficiente global de transferencia volumétrica "kLa"
        
        Lo cual permite conocer la cinética de dilución de gases solubles en medios líquidos
        
        Usando como referencia el Bióxido de Carbono [CO2], un gas altamente soluble, y por lo tanto, fácilmente desprendible en medios líquidos
        
        Se determinó
        
        En la obtención de Biometano e Hidrogeno suelen generar saturaciones en solución acuosa hasta 70 veces los limites críticos para la prevalencia celular
        
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  - - - Liquido- Liquido
        
        Variables:
        -Diametro hidraulico
        -Velocidad, viscosidad y densidad de la fase continua y dispersa.
        -Tension intefacial
        
        Los flujos conocidos como "slug flow" y "droplet flow" tienen una mayos transferencia de masa debido a la circulación interna en el area interfacial
        
        Los microcanales con pequeñas dimensiones tienen una mejora en la eficiencia de la transferencia de masa, ya que facilita la formación de gotas y acorta la longitud de transferencia de masa
  - - - Convección
        
        Desplazamiento
        
        .
        
        Mezcla
        
        Distintas porciones de fluido por flujo turbulento
      - Difusión
        
        Movimiento molecular aleatorio en fluido
        
        flujo en reposo
        
        flujo laminar
      - Transferencia de masa líquido-gas en procesos anaerobios :
        
        En un proceso anaerobio continuo, cuando las fases son homogéneas, se establecen balances de masa de metabolitos gaseosos para ambas fases.
        
        En un estado estacionario el tiempo derivado es cero; QV = QgIVL
        
        Las sobre concentraciones de metano deben considerarse como un problema cuando:
        
        Afecte el coeficiente de transferencia de masa (las concentraciones de gas lo afectan)
        2.En la intensidad de la mezcla.
        3.Al mezclar a gran escala surgen problemas.
        4.En cuanto mayor es la tasa volumétrica del gas, mayor será la sobre concentración.
      - Estas se pueden en forma
        
        Natural
        
        por cambios
        
        T°
        
        [ ]
        
        δ
        
        Forzada
        
        Fuerzas externas
        
        Bombas
        
        Agitadores
      - Procesos aerobios
        
        Transferencia de Liquido a gas en procesos anaerobios
        
        Se usa el coeficiente global de transferencia volumétrica "kLa"
        
        Lo cual permite conocer la cinética de dilución de gases solubles en medios líquidos
        
        Usando como referencia el Bióxido de Carbono [CO2], un gas altamente soluble, y por lo tanto, fácilmente desprendible en medios líquidos
        
        En la obtención de Biometano e Hidrogeno suelen generar saturaciones en solución acuosa de mas de 50 veces los limites criticos para la prevalencia celular
      - transferencia por fases
        
        Una fase :
        
        Liquida
        
        Difusión Térmica
        
        Propiedad de un material, la cual determina que tanto calor se transmite en determinado tiempo
        
        Ósmosis inversa
        
        Las partículas de menor densidad pasan por una membrana mientras que las de mayor densidad se mantienen atrapadas.
        
        Diálisis
        
        Diálisis
        
        Separación física de objetos coloidales en una mezcla solido-liquido.
        
        Electrodiálisis
        
        El cual es la separación iónica de compuestos en un flujo, como lo son la separación de sal en un flujo para una mayor concentración en otro.
        
        Gaseosa
        
        Difusión Térmica
        
        Difusión gaseosa
        
        Es la capacidad de expansión de un gas en el centro de otro, la capacidad de desplazar moléculas y en mezclas esto funciona para separar gases en gases.
        
        Dos fases
        
        Molecular
        
        Sin turbulencias
        
        De alta a baja energía
        
        En régimen laminar
        
        Con turbulencias
        
        Con turbulencias
- - - - Para el funcionamiento optimo el agua debe mantenerse entre 30 y 60%
        Ocupan áreas grandes
        La eficiencia mejora con el paso del tiempo ya que crecen más microorganismos
        La flora microbiana puede sobrevivir durante períodos bastante largos
        La macrocinética de los procesos de degradación de un gran número de contaminantes orgánicos volátiles como alcoholes, cetonas, ésteres, aromáticos, etc. ha sido estudiada en profundidad en lechos de biofiltro.