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Agitación

Los tipos de fermentadores utilizados con mayor frecuencia en bioprocesos son los fermentadores de laboratorio (figura 1), el tanque agitado, la columna de burbujeo y el fermentador de recirculación.

Figura 1. Fermentador de laboratorio

Los fermentadores de laboratorio son recipientes con un volumen de operación entre 0,5 y 5 litros, son fabricados generalmente en vidrio y están provistos de un sistema de agitación mecánica. Los fermentadores denominados "de banco" son similares a los de laboratorio, sólo que poseen volúmenes de trabajo entre 5 y 15 litros.

Sykita (1983), presenta las siguientes características esperadas en un fermentador pequeño:

La columna de burbujeo es un tanque cilíndrico diseñado generalmente con una relación entre altura y diámetro mayor que 3 y equipado con un distribuidor de aire. Es de costo reducido y de fácil construcción y mantenimiento. Requiere una distribución homogénea de aire, pero tiene la desventaja de generar demasiada espuma. Entre las industrias que emplean este reactor están las de ácido cítrico, ácido láctico, enzimas, esteroides y levadura para panadería.

Los fermentadores de recirculación más utilizados, son el reactor con circulación pneumática de líquido (airlift), y el fermentador de chorro. El fermentador con circulación pneumática de líquido es una columna de burbujeo equipada con un tubo concéntrico de arrastre (draft tube), con el objeto de distribuir el aire. Este tipo de fermentador se utiliza principalmente en los sitemas de tratamiento de agua y para la producción de proteína unicelular. El fermentador de mezclado hidráulico, similar al de circulación líquida pneumática, está equipado con una bomba para recircular el líquido.

A escala industrial el fermentador más usado es el tanque agitado. En la figura 2 se representa esquemáticamente un reactor de mezcla completa agitado por tres impulsores de turbina acoplados al eje de rotación. Normalmente se instalan entre 2 y 5 impulsores.

Figura 2. Fermentador de tanque agitado

 

 

 

 

 

 

 

 

El tanque agitado es muy flexible ya que puede manejar fluidos con viscosidades muy diferentes y satisfacer un amplio intervalo de requerimientos de transferencia de calor. Cuando el sistema de camisa no es suficiente para proveer el área requerida de transferencia de calor, siempre existe la posibilidad de instalar serpentines internos o externos, o utilizar un intercambiador externo. Los impulsores son preferencialmente de turbina tipo Rushton. Estas turbinas son fáciles de construir y suministran una elevada potencia y se caracterizan por una elevada eficiencia para dispersar el gas. Los impulsores del tipo hélice marina, son utilizados cuando se necesita baja velocidad de corte y bajas velocidades de transferencia de oxígeno.

La relación entre la profundidad del líquido en el reactor y el diámetro del mismo, varía entre 2:1 y 3:1. En la práctica europea se prefiere una relación 3:1, y en los Estados Unidos, 2:1. Algunos fermentadores industriales están construidos con la relación 1:1.