Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia (Jan 2015)
Simulating gas-liquid mass transfer in a spin filter bioreactor
Abstract
Mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) y métodos de balance poblacional (PBM) se simuló la hidrodinámica líquido-gaseosa y la transferencia de masa en un biorreactor de 0,014 m 3 operado con un Spin Filter para cultivos en modo perfusión. Las condiciones de operación fueron definidas con base en los requerimientos para células vegetales en suspensión. Los fenómenos de turbulencia, flujo giratorio, ruptura y coalescencia de burbujas fueron simulados utilizando los modelos k-e, MRF (Multiple Reference Frame) y PBM. Se logra una predicción aceptable mediante la comparación entre los resultados numéricos de las diferentes condiciones de operación y los datos experimentales de los valores del coeficiente de transferencia de masa Con la motivación de estos resultados simulados y validados experimentalmente, se observa que CFD puede ser una herramienta muy prometedora, no sólo para la predicción de la hidrodinámica líquido-gaseosa, sino también para encontrar los requisitos de diseño que se deben implementar para optimizar un proceso biológico aerobio útil para aplicaciones de cultivos celulares de plantas, que son comúnmente caracterizados por el requerimiento de mantener condiciones relativamente altas tasa de transferencia de masa y simultáneamente evitar el daño celular debido a las condiciones hidrodinámicas.
