Se tienen en cuenta la estequiometría, la cinética, los balances de calor y masa, la transferencia de masa, la dinámica del fluido y el grado de mezcla.
Reactor Batch
En un reactor Batch no tengo ni entrada ni salida y el volumen es constante. G=Acc (dCA/dt)
Reactor Continuo
En un reactor Continuo el tiempo de mezcla es cero, el volumen es constante y el estado estacionario. E+G=S
Reactor Fed-batch
En un reactor Fed-batch el volumen cambia
Reactor Tubular
En un reactor tubular el volumen es constante y el estado estacionario. E+G=S S=Q·(S+dS)
Configuraciones en función de la mezcla
Tres configuraciones en función de la mezcla (cuanto más se mezcla más oxígeno y por tanto más daño celular):
- Stirred tank: mezcla de manera mecánica.
- Pneumatic gas: dos tipos bubble column o airlift bioreactor
- Biocatalizador inmovilizado (obtener el mixing de manera hidráulica)
- Fixed-bed bioreactor
- Fluidized-bed bioreactor
Aireación en los cultivos animales
Es el mecanismo para dar O2 a la célula. Influyen en algunas condiciones de operación por lo que cuando medimos variables no solo se depende de la cinética sino también de geometría, diámetro…
Stirred tank bioreactor – células animales
Para evitar el problema de las células anchorage-dependent en un large scale se adapta a un crecimiento en suspensión. Para ello se deben tener en cuenta los siguientes aspectos geométricos: tipo de impeler, curved or convex base y el control de la temperatura con una doble pared que tiene liquido refrigerante para ayudar a controlar la operación y reducir el gradiente.
Airlift bioreactor – células animales
No tiene eje mezclador lo cual hace que el riesgo de contaminación sea mas bajo y el ambiente es menos agresivo. El comportamiento no es muy predecible porque este acoplado a la transferencia de materia, y es difícil de escalar.
Microcarriers – células animales
Buscan estabilizar el proceso mediante la inmovilización de células adherentes y en suspensión con unas esferas microporosas.
Fixed-bed bioreactor
El diámetro beam >1mm. Bajas fuerzas de cizalla por lo que la concentración de células en suspensión es baja.
Fluidized-bed bioreactor
El diámetro beam <1mm. Hay una gran transferencia de materia por el movimiento de células y líquido. No tiene aireación por lo que las fuerzas de cizalla son bajas.