Caracterización de los fenómenos de transporte (momento, calor y masa) en un biorreactor de charola para fermentación en medio sólido bajo condiciones abióticas

Abstract

En el presente trabajo se caracterizaron los distintos mecanismos de transporte en un biorreactor de lecho empacado de una FMS en condiciones abióticas con geometría rectangular. El biorreactor se empaco con subproductos agroindustriales conformado por pasta de soya y cascaras de frutas y verduras, previamente deshidratadas, el empaque tuvo una altura de 5 cm, mientras que el flujo de alimentación de aire fue de 0.2, 0.3 y 0.4 litros de aire por minuto (0.5, 0.75 y 1 VKgM). La temperatura fue regulada por inmersión en un baño de agua con temperatura controlada. Primero se caracterizó la hidrodinámica del biorreactor de FMS, empacado y bajo condiciones abióticas. Esto se realizó empleando dos modelos diferentes: el modelo convencional de Navier-Stokes-Darcy-Forchheimer, y un modelo pseudo-analítico que se desarrolló a partir del modelo convencional mediante la determinación de la viscosidad turbulenta (parámetro presente en el modelo hidrodinámico de dos zonas). Para ambos modelos, las resistencias viscosas e inerciales debidas a la presencia del sólido (pasta de soya y cascaras de frutas y verduras) se determinaron a partir de datos experimentales de caída de presión. Así también se caracterizó la transferencia de calor incorporando el efecto de la hidrodinámica, y estimando la conductividad térmica efectiva en la dirección del ancho y el coeficiente de transferencia de calor en la pared.