Aplicación a medición del área interfacial y diámetro promedio de burbujas

Aplicación a medición del área interfacial y diámetro promedio de burbujas

Técnica fotográfica y técnica de transmisión de luz

Vazquez Villanueva Nestor 14090345 I.B.Q.

El diámetro de burbujas (dB) y la fracción de gas retenido, determinan el área de transferencia de oxigeno de un biorreactor, por lo que la exactitud del valor de dicha área depende de la exactitud de las técnicas de medición de dB y la fracción de gas retenido. [1] Para comprender mejor el proceso de transporte, es necesario describir como la fase gaseosa persiste dentro del biorreactor. La fase gaseosa en la mayora de los biorreactores es en forma de burbujas. Una burbuja puede ser definida como un cuerpo autocontenido de un gas o mezcla de gases, separando del medio de que la rodea con una interfase reconocible [2]

[pic 1]

Fig1. Transferencia de gas desde una burbuja emergiendo en una columna

El mecanismo de transferencia de oxigeno puede ser apreciado por la consideración del efecto del tamaño de la burbuja sobre el parámetro kLa. Las burbujas grandes asciendes más rápido, pero tienen una menor área interfacial. Así que la eficiencia del sistema de disolución de oxigeno depende de la habilidad para crear y mantener burbujas pequeñas. El mantenimiento de burbujas pequeñas depende a su vez del equilibrio que se establezca entre la coalescencia del liquido durante un proceso de fermentación y el rompimiento de burbujas. [2]

La caracterización completa de la dispersión gas-liquido en el seno de un biorreactor, debe incluir información relativa del diámetro de burbujas, por se un parámetro consecutivo del área interfacial especifica. En los biorreactores el tamaño de burbuja no es uniforme, sino que presenta una amplia dispersión, siendo la coalescencia del medio de cultivo y los efectos cortantes la principal causa. Los diámetros de burbuja se representan mediante un diámetro promedio que pueden calcularse de acuerdo con los fines que se persigan. Para determinar el tamaño de burbujas se pueden usar diferentes métodos

Método fotográfico

Este método fotografía la dispersión gas-líquido a través de una ventana plana que evita distorsiones ópticas. La medición de las burbujas es manual o usando un software de análisis digital de imágenes. Un valor promedio confiable debe basare en una muestra de al menos 500 burbujas, para tener un promedio del diámetro de burbuja que sea reproducible sin diferencia significativa. Este método es confiable para burbujas esféricas, que son las que tienen un diámetro menor a 1 mm. Las burbujas cuyo diámetro están en un intervalo de 1 a 4 mm, tienen generalmente forma de oblato elipsoide, más difíciles de caracterizar [3]. Otra limitante del método fotográfico es que generalmente se limita a la medición de burbujas en zonas visualmente accesibles del biorreactor. El proceso fotográfico es simple pero tedioso, principalmente por el conteo de burbujas y el estándar de medición.

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