Determinación de la velocidad de liquido en un biorreactor de columna de burbujeo

Abstract

La velocidad del líquido es una característica hidrodinámica importante en biorreactores porque está relacionada con la velocidad de corte a la que están sometidas las células, siendo su efecto determinante en la viabilidad de ellas o en su productividad. En este trabajo se midió la velocidad del líquido usando un método basado en la electrodifusión del oxígeno en la superficie de un sensor, generando una intensidad de corriente. A mayor intensidad de corriente, mayor velocidad del líquido. Una vez calibrado el sensor a velocidades de líquido conocidas, el método se aplicó en un biorreactor de columna de burbujeo de 14 L. La velocidad de aireación fue de 0.54 a 1.71 cm/s. Los líquidos empleados fueron soluciones acuosas de KCL 0.01 M y 0.13 M. Para cada condición de operación se hicieron mediciones locales en 25 posiciones diferentes del biorreactor. Con respecto a la precisión del método, la dispersión de datos fue de 2.5%. Los resultados muestran velocidades del líquido máximas en el centro de la columna del orden de 100 cm/s y valores menores en las zonas cercanas a la pared. Con el difusor de 6 cm de diámetro y velocidad de aireación de 1.08 cm/s, la velocidad del líquido fue 1.5 veces mayor en líquido coalescente en comparación con la obtenida en líquido no coalescente. Para liquido coalescente y velocidad de aireación de 1.08 cm/s, la velocidad del líquido obtenida con el difusor de 6 cm de diámetro fue 2.5 veces mayor que la obtenida con el difusor de 12cm de diámetro. Los perfiles experimentales de la velocidad del líquido fueron comparados con los de un modelo teórico. El modelo solamente describió los perfiles experimentales de la velocidad del líquido obtenidos a velocidades superficiales de aireación menores a 0.54 cm/s, debido principalmente a que el modelo fue obtenido en condiciones diferentes a las empleadas en este trabajo.