Infografia N°2_Transferencia de calor

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¿Qué es un biorreactor? 
Es un sistema en donde se colocan organismos 
(bacterias, hongos, algas o levaduras), con el 
fin de reproducirlos u obtener algún producto 
de ellos. Los biorreactores realizan procesos 
anaerobios y aeróbicos, dependiendo del 
microorganismo con el que se trabaje; dentro 
de los mismos llevan a cabo reacciones 
químicas y bioquímicas y con ello transferencias 
de calor, masa y/o energía. 
Transferencia de calor en un Biorreactor 
¿Cuál es la función de un biorreactor? 
• Proporcionar un ambiente controlado que 
permita el crecimiento eficaz de la célula. 
• La formación de algún producto. 
• La bioconversión de un compuesto en otro 
mediante el uso de enzima y la degradación 
de residuos. 
 
Transferencia de calor 
- La utilización de las camisas o chaquetas o serpentines, depende del 
calor generado por el metabolismo, el costo, las limitaciones por la 
presión, las limitaciones por la temperatura y las limitaciones horarias 
- Las serpentinas son utilizadas para biorreactores de gran volumen y 
las chaquetas o camisas son simples son adecuadas para 
biorreactores de volumen pequeño. 
 
Conclusión 
 
En un propio biorreactor en el que se lleva a cabo una reacción exotérmica se 
debe contar con un intercambiador de calor que sea capaz de remover el calor 
generado en el punto más crítico y mantener constante la temperatura 
requerida, la transferencia del calor y masa. Son muy importantes para las 
acciones dentro de los biorreactores, ya que muchas de esas reacciones 
dependen directamente de esa acción por lo tanto las que son dependientes 
del calor apoyan o disminuyen acciones de los microorganismos dentro del 
sistema. Además, un sistema necesita un control de entrada y de salida para 
mantener un equilibrio de producción. 
 
 
Estimación de calor metabólico 
Estimación de calor de agitación 
𝑄𝑚𝑒𝑡 = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 × 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠 × 𝑉𝑜𝑝 
Calor de combustión del sustrato consumido. 
Suma de los calores de combustión del o los productos obtenidos. 
Balance global de calor 
𝑄𝑎𝑐𝑐 = 𝑄𝑒𝑛𝑡 − 𝑄𝑠𝑎𝑙 + 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 − 𝑄𝑒𝑙𝑖𝑚 
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = 𝑄𝑚𝑒𝑡 + 𝑄𝑎𝑔 + 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝 + 𝑄𝑠𝑒𝑛 
𝑆𝑖: 𝑄𝑎𝑐𝑐 = 0; 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = 𝑄𝑒𝑙𝑖𝑚 
- Qacc = velocidad de acumulación de calor = Kcal/h 
- Qmet = velocidad de generación de calor debida a la actividad 
metabólica = Kcal/h 
- Qag = velocidad de generación de calor debido a la agitación 
= Kcal/h 
- Qevap = velocidad de pérdida de calor debido a la 
evaporación = Kcal/h 
- Qsen = entalpía sensible = Kcal/h 
 
 
De acuerdo con la “Ley de Joule”: 
1HP (PG) = 641.1 Kcal/h 
Por lo tanto, para conocer el calor generado por la agitación (Qag) solo 
bastaría conocer la potencia con aireación (Pg) 
Tomó lugar durante: 
La esterilización del medio líquido a trabajar en el 
biorreactor y de las líneas que conectan con el 
fermentador. 
El control de la temperatura en reaccione endotérmicas o 
exotérmicas en un biorreactor. 
Las velocidades con las que se genera y se elimina el calor 
dependen de varios factores 
La especie microbiana de la que se trate y del producto que 
se forme. 
La reología y las propiedades físico-químicas de los fluidos 
del proceso y del servicio. 
Los calores específicos de los componentes. 
El calor de reacción. 
Alumna: Castañeda Terrones, Maryori Sarain