Membrane bioreactors , past, present, future?
Los biorreactores de membrana están ganando popularidad en el tratamiento de aguas residuales. Se originaron como una unión entre tecnología de membranas y lodos activos donde se llevaba a cabo la separación de sólidos mediante filtración en lugar de asentamiento por gravedad. Las primeras versiones de la década de los sesenta emplearon una unidad de filtración que operaba en flujo cruzado y se alimentaba desde un tanque de aireación. Esta configuración, que aún se encuentra en uso para algunas aplicaciones, permitió la optimización de cada proceso (tratamiento biológico y separación de sólidos), pero requería mucha energía principalmente para mantener suficiente velocidad de flujo cruzado para controlar el ensuciamiento (fouling) de la membrana.En este documento se presenta una descripción breve de la evolución histórica del biorreactor de membrana, con énfasis en la disminución continua de los costos de tratamiento y los requerimientos energéticos. Aunque estos equipos pueden operar con concentraciones de biomasa de cinco a diez veces mayores que los lodos activados, dichas concentraciones están limitadas en la práctica por el aumento de la viscosidad de la suspensión de biomasas que, a su vez, incrementa el ensuciamiento ?reversible? de la membrana y disminuye las velocidades de transferencia de oxígeno.
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A Load-Interactive Model for Predicting the Performance of Autogenous and Semi-Autogenous Mill
El Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) ha estado involucrado en el estudio y modelamiento de molinos industriales autógenos (AG) y semiautógenos (SAG) por cerca de 25 años. Investigaciones recientes en el JKMRC han desarrollado un nuevo modelo de molino AG/SAG, el cual está basado en la dinámica de carga. El modelo relaciona el movimiento y la composición de carga con la reducción de tamaño y el poder de extracción (power draw). La reducción de tamaño se describe al considerar el impacto y el desgaste/abrasión como procesos separados. Están ligados a la energía disponible en el molino, la distribución de tamaño de carga y el movimiento relativo del medio de molienda. La ruptura de energía específica del mineral se describe empleando datos de laboratorio, los cuales se obtienen a partir de las pruebas de ruptura sobre un amplio intervalo de energías y tamaños de partícula. El transporte de lodos se describe empleando el último modelo de la JKMRC, el cual incorpora el efecto del diseño de enrejado (grate design). Este artículo describe la estructura global del modelo, junto con sus subprocesos principales.
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A Load-Interactive Model for Predicting the Performance of Autogenous and Semi-Autogenous Mill
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Estudio hidrodinámico del reactor biológico de la EDAR Granollers
Uno de los puntos clave en el funcionamiento de los reactores biológicos utilizados en el tratamiento de aguas residuales es su comportamiento hidrodinámico. Normalmente, los reactores biológicos se diseñan de acuerdo a modelos de flujo ideal, concretamente los modelos de tanque agitado y el modelo de flujo en pistón. Sin embargo, los reactores reales presentan funcionamientos distintos a estos modelos ideales, debido fundamentalmente a la presencia de varias fases (biomasa, fase líquida, aire, etc.) y los rendimientos de depuración reales pueden diferir significativamente de los valores teóricos de diseño.En este trabajo se utiliza la técnica de distribución de tiempo de residencia (DTR) para el estudio de un reactor real biológico de tipo pistón operativo en la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) Granollers (Barcelona, España).
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Estudio hidrodinámico del reactor biológico de la EDAR Granollers
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Optimization of an unstructured first-order kinetics model of cyclically operated bioreactors
En esta investigación se desarrolló un procedimiento para la optimización de un modelo de cinética de primer orden sin estructurar de reactores biológicos operados de forma cíclica para la biodegradación de un contaminante simple; para ello se usó una combinación de herramientas analíticas y numéricas. Se obtuvieron perfiles analíticos asintóticos para el sustrato y la biomasa para cada ciclo estacionario, lo que permitió la formulación de una ecuación analítica de diseño que relaciona la concentración del contaminante al final del ciclo estacionario con todos los parámetros de operación del biorreactor, tales como el espacio-tiempo, la concentración de alimentación del contaminante, el tiempo de llenado y proporción de los volúmenes mínimo y máximo del reactor. Esta ecuación analítica de diseño se empleó para la construcción sistemática de diagramas de bifurcación prácticos que muestran las variaciones de la concentración del contaminante al final del ciclo con respecto a los parámetros de operación del biorreactor. La ecuación de diseño también permitió la formulación de una variedad de problemas de optimización, tales como la minimización de la concentración del contaminante al final del ciclo.
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Force distribution and comminution in ball mills
En Se describe la investigación del movimiento de material granulado en un molino de bolas, la cual empleó simulaciones dinámicas moleculares en dos dimensiones. De acuerdo con las observaciones experimentales de Rothkegel, los autores encontraron que los esfuerzos locales ? y por ende la eficiencia de pulverización ? son máximos cerca al fondo del contenedor. Este efecto será explicado usando análisis de estadísticas de cadenas de fuerza en el material.
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Numerical simulation of gas-flow in ball mill
El documento describe como se lleva a cabo la simulación numérica del flujo de gas en el molino de bolas de carbón con una entrada de dos vías y una salida de dos vías, de acuerdo con la condición práctica de molino tipo 40.53. Se estudió enfáticamente la velocidad del gas de entrada y la razón de llenado de las bolas de acero. Los resultados obtenidos proporcionan una referencia muy beneficiosa para molienda, secado, selección y transporte de polvo de carbón en el producto práctico.
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El uso de biorreactores desechables en la industria biofarmacéutica y sus implicaciones en la ingeniería
En la industria biofarmacéutica actual, los requerimientos para el diseño de un biorreactor difieren sustancialmente de aquellos de hace cincuenta años. Hoy en día las nuevas estrategias de cultivo permiten obtener alta densidad celular con altos rendimientos de productos biotecnológicos que deben cumplir con elevados estándares de calidad y normatividad compleja en su producción. Lo anterior obliga el desarrollo de nuevas tecnologías para suplir estas necesidades, por lo que en los últimos diez años el diseño y uso de biorreactores desechables ha crecido de manera exponencial. Los beneficios de la tecnología desechable son principalmente la eliminación de largos procesos de limpieza, esterilización, calificación, validación, reducción de tiempo entre lotes, el procesamiento de diferentes productos en la misma área, entre otros, lo que conlleva la disminución de los costos que implican esta serie de procedimientos.
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Numerical simulation of mechanical alloying in a shaker mill by discrete element method
En el artículo se lleva a cabo la descripción del modelamiento de la aleación mecánica (MA), la cual es una técnica de procesamiento de polvos en estado sólido, por medio de la examinación de un dispositivo de moliendo a escala laboratorio ampliamente utilizado, el molino de agitación SPEX 8000. Este es un molino vibratorio; su vial es agitado a una frecuencia muy alta en un ciclo complejo que involucra movimiento en tres direcciones ortogonales. En este trabajo se examina una técnica de simulación dinámica popular, el Modelamiento de Elemento Discreto, la cual es aplicada para analizar la dinámica de un molino de bolas de agitación SPEX 8000, basada en el movimiento de las bolas de molienda.
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Estrategias de bioingeniería para la recuperación primaria de productos biológicos
El creciente interés de las empresas farmacéuticas de desarrollar procesos eficientes y escalables que les permitan sacar rápidamente al mercado nuevos productos las ha obligado a desarrollar nuevas estrategias de bioingeniería. Una de las tendencias actuales es utilizar los enfoques de integración e intensificación de bioprocesos para el desarrollo de sistemas de recuperación y purificación de productos biológicos, particularmente proteínas.En este artículo se discuten algunos casos de la aplicación práctica de estos enfoques empleando las técnicas de sistemas de dos fases acuosas y adsorción de cama expandible. Los casos experimentales involucran la recuperación de proteínas intracelulares de levaduras, la recuperación in situ de 6-pentil-α-pirona (aroma de coco) producida por Trichoderma harzianum, el desarrollo de un proceso prototipo para la recuperación de c-ficocianina a partir de Sprirulina maxima y un enfoque nuevo que facilita la recuperación y procesamiento de proteínas expresadas como cuerpos de inclusión. Se anticipa que la aplicación de estas estrategias facilite el desarrollo de sistemas de recuperación para productos de alto valor comercial o la optimización de los procesos ya existentes, atrayendo la atención de la industria para aplicaciones comerciales.
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Estrategias de bioingeniería para la recuperación primaria de productos biológicos
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Control implementation in bioprocess system , a review
El control de bioprocesos consiste en establecer una estrategia para el manejo del ambiente biocatalítico. Los bioprocesos incluyen varias unidades distintas en las cuales se busca un ambiente óptimo para el crecimiento y la multiplicación de los microorganismos, así como la generación de un producto deseable. Sin embargo, el control de bioprocesos proporciona retos especiales debido a la variabilidad significativa del proceso y la complejidad de los sistemas biológicos.En este documento se examinan diversas estrategias de control que han sido implementadas en un reactor de bioprocesos entre 1995 y 2006. Se hizo énfasis en cuatro esquemas de control: control predictivo, control basado en redes neuronales, control adaptativo y control difuso.
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Control implementation in bioprocess system , a review