Efecto de la concentración de vectores de oxígeno en medio acuoso sobre el transporte de masa en biorreactores agitados discontinuos

Abstract

"Algunas sustancias inmiscibles en agua usadas como aditivos o sustratos en bioprocesos en medios acuosos con aireación pueden mejorar o reducir el transporte de solutos gaseosos como el oxígeno. Tales son los casos de algunos hidrocarburos y aceites vegetales. Localmente se estima que son capaces de mejorar el transporte interfacial de oxígeno. Sin embargo, sus efectos sobre el área interfacial (promotores de coalescencia de burbujas) y las limitaciones en su emulsificación son aspectos que aún requieren de investigación y son relevantes para el transporte volumétrico de masaen ingeniería de bioprocesos. En este trabajo se estudiaron experimentalmente los efectos sobre la transferencia de oxígeno de dos tipos de sustancias orgánicas con efecto de vector de oxígeno reportado (aceite de soya y dodecano), a diferentes concentraciones en medio acuoso, y distintas velocidades de aireación (2, 4 y 6 L/min)y agitación mecánica (500 y 750 rpm). Para ello se determinaron los parámetros característicos de transporte de masa para el oxígeno: coeficiente volumétrico (Lka), coeficiente local (Lk) y área específica interfacial (a) empleando dos métodos: el dinámico de absorción y el de Danckwerts. Se observó que, a las concentraciones evaluadas (0.18, 0.37, 0.55, 0.74% v/v), el dodecano actuó como vector de oxígeno, es independiente de esta variable. En el caso de sistemas con aceite de soya, elcoeficiente, L ka , también fue independiente de la concentración (1,2,3,4 y 10 % v/v), y no se detectó actividad como vector de oxígeno, probablemente debido a efectos sobre el área interfacial (reducción debido a mayor coalescencia entre burbujas). Por otra parte, la velocidad de aireación (2, 4 y 6 L/min) favoreció el incremento del L ka .Posiblemente debido a la elevada variabilidad espacial de la redispersión y ruptura de los chorros ascendentes de burbujas en la región del impulsor, no se detectó un efecto favorecedor de mayores velocidades (6 L/min) de agitación sobre L ka . Finalmente, los resultados obtenidos por el método de Danckwerts fueron físicamente irrazonables, probablemente debido a una incorrecta ejecución del método. A pesar de las inconsistencias en algunos resultados experimentales, este trabajo aporta suficiente evidencia para resaltar que el dodecano tiene una acción significativa como vector de oxígeno, presentando ventajas debido al uso de bajas concentraciones y una adecuada dispersión de la fase orgánica en el medio acuoso"