Biorreactores – Casos de uso I continuación.

En el balance hídrico de la fase gaseosa, todos los términos tienen unidades de kg-H₂O h^-1 y:

• el lado izquierdo representa la variación temporal en la cantidad de vapor de agua en la fase de aire dentro de la cama;
• el primer término en el lado derecho representa la entrada de vapor de agua con el aire de entrada y la salida de vapor de agua con el aire de salida;
• el segundo término representa el intercambio de agua entre las fases sólida y gaseosa. En el balance de energía de la fase gaseosa, todos los términos tienen unidades de J h^-1 y:
• el lado izquierdo representa la variación temporal en la energía sensible del aire seco y el vapor de agua en el aire dentro de la cama;
• el primer término en el lado derecho representa la energía sensible del aire seco que entra y sale de la cama en la corriente de aire de proceso;
• el segundo término en el lado derecho representa la energía sensible del vapor de agua que entra y sale de la cama en la corriente de aire del proceso;
• el tercer término en el lado derecho representa el intercambio de calor sensible entre la fase sólida y la fase gaseosa.
• el cuarto término en el lado derecho representa el intercambio de calor sensible entre la fase gaseosa y la pared del biorreactor, usando la fracción vacía () como una estimación de la fracción del área total de la pared en contacto con la fase gaseosa; En el balance hídrico en fase sólida, todos los términos tienen unidades de kg-H₂O h^-1 y:
• el lado izquierdo representa la variación temporal en el contenido de agua de la fase de sólidos;
• el primer término en el lado derecho representa la producción de agua metabólica;
• el segundo término en el lado derecho representa el intercambio de agua entre las fases sólida y gaseosa. En el balance de energía de la fase sólida, todos los términos tienen unidades de J h^-1 y: el lado izquierdo representa la variación temporal de la energía sensible dentro de la fase de sólidos;
• el primer término en el lado derecho representa la liberación de calor metabólico residual en el proceso de crecimiento
• el segundo término en el lado derecho representa el intercambio de energía sensible entre los sólidos y la fase gaseosa;
• el tercer término en el lado derecho representa la eliminación de la energía del sólido como el calor latente de la evaporación o la adición de energía al sólido debido a la condensación, dependiendo de la dirección de la transferencia del agua;
• el cuarto término en el lado derecho representa el intercambio de energía sensible con la pared del biorreactor, utilizando (1-) como una estimación de la fracción del área total de la pared en contacto con la fase sólida; En el balance de energía sobre la pared del biorreactor, todos los términos tienen unidades de J h^-1 y:
• El lado izquierdo representa la variación temporal de la energía sensible dentro de la pared;
• el primer término en el lado derecho representa el intercambio de energía sensible entre la pared y la fase gaseosa dentro del lecho, usando la fracción vacía () como una estimación de la fracción del área total de la pared en contacto con la fase gaseosa;
• el segundo término en el lado derecho representa el intercambio de energía sensible entre la pared y la fase de sólidos dentro del lecho, utilizando (1-) como una estimación de la fracción del área total de la pared en contacto con la fase sólida;
• el tercer término en el lado derecho representa el intercambio de energía sensible entre la pared y el agua en la camisa de agua.

Varias de las suposiciones que hace este modelo son:

• el volumen del lecho no cambia durante la fermentación. El efecto del consumo de materia seca es disminuir la densidad de empaquetamiento de la cama.
• los sólidos de fermentación tienen la misma isoterma que el sustrato en sí.
• solo las paredes laterales del biorreactor están disponibles para la transferencia de calor al agua de refrigeración en la chaqueta. Además, toda esta pared lateral tiene la misma temperatura.
• La porosidad del lecho () no cambia durante la fermentación. Además, al elegir un valor para, se supone que la porosidad es mayor que la de un lecho compacto normal debido a la acción de mezcla continua.
• no hay metabolismo de mantenimiento
• no hay muerte microbiana. El único efecto de las altas temperaturas es limitar la tasa de crecimiento. Además, no se hace ningún intento especial para describir los efectos nocivos de la mezcla en el crecimiento del organismo. Por lo tanto, el valor de la constante de velocidad de crecimiento específica óptima (_opt) utilizada en el modelo debe ser un valor experimental obtenido en un sistema de mezcla continua.

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