Según Najafpour, 2007 un biorreactor es el corazón de cualquier proceso bioquímico en el que se utilizan enzimas, microorganismos o sistemas de células vegetales para la fabricación de una amplia gama de productos biológicos útiles como son los biofertilizantes muy utilizados en la actualidad para disminuir el uso de los fertilizantes inorgánicos.

El biorreactor es el dispositivo en el que se generan las condiciones específicas que requiere cada bacteria, en el caso de los hongos y bacterias que son la base del fertilizante y de los insecticidas organicos.

Existen diferentes tipos de fertilizantes orgánicos en este trabajo se refieren a los producidos por fermentación anaerobia (sin presencia de oxígeno) estos se producen comúnmente en biorreactores estos equipos biotecnológicos existen básicamente en tres formas de operación que está en función de cómo es alimentado el sustrato modo discontinuo o batch, modo continuo y modo semicontinuo o fedbatch. La materia orgánica es la principal fuente de alimento de la biomasa en este tipo de procesos algunos factores que afectan su biodegradación para ser convertida en algún producto biotecnológico son: los nutrientes, el pH, factores vinculados a los sustratos, disponibilidad de agua y la temperatura los cuales se deben considerar al momento del diseño del biorreactor, también es importante considerar que todos los biofertilizantes producen gases, como producto de las reacciones que ocurren, pero especialmente los que se producen en condiciones anaerobias ya que generan abundante metano (CH4) mezclado con otros gases, pero no son razón de estudio en esta investigación.

Tipo de fermentación

Existen básicamente dos tipos de fermentación la aerobia y la anaerobia, los biofertilizantes producidos en procesos anaerobios presentan una fase ácida donde se generan ácidos orgánicos con rangos de operación entre 6.7 y 7.5 de pH con límites hasta de 6.5 a 8.0 de pH. (Varnero, 2011). 

Tipo de Microorganismos

Los microorganismos pueden clasificarse de acuerdo a su temperatura óptima de crecimiento en hipertermofilos, termófilos, mesófilos y psicrófilos es importante seleccionar a los microorganismos de acuerdo a la temperatura ambiente del lugar donde se va encontrar el reactor o en su caso suministrar de elementos que permitan controlar el ambiente donde se desarrollaran los microorganismos (Ramírez, 2006). Las bacterias que intervienen en un proceso anaerobio pasan por diferentes reacciones metabólicas complejas como es la hidrolisis en esta etapa las macromoléculas de los nutrientes se degradan en compuestos más sencillos; los carbohidratos a monosacáridos, los lípidos a oligosacáridos y las proteínas a aminoácidos y polipéptidos (Andrade, 2017). Durante el proceso anaeróbico existe una fase ácida donde se pueden formar el ácido láctico o ácido acético y otros ácidos según el tipo de microorganismo presente el pH puede bajar a valores entre 3.8 a 5.0 (Oude, 2001).

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Tipo de sustrato

Las macromoléculas naturales tales como proteínas, carbohidratos, celulosa, etc. son comúnmente utilizados como materias primas para la producción de biofertilizantes. Tamaño de la presentación del sustrato. Es muy importante considerar el tamaño en que se agregan los sustratos al reactor ya que se puede presentar una ventaja al aumentar la superficie para la descomposición microbiológica.

Tipo de alimentación al reactor

Existen básicamente tres tipos de reactores según su alimentación discontinuo o batch, modo continuo y modo semicontinuo o fed-batch.

Limpieza y desinfección

Es importante la adecuada elección de los materiales y el adecuado desmontaje de los internos del reactor de tal forma que faciliten su limpieza.

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Instrumentación y control

El hardware utilizado en biorreactores son normalmente sensores que permiten almacenar información a través de un sistema de adquisición de datos normalmente a un biorreactor se le miden pH, humedad, temperatura principalmente.

Agitación

La agitación en un reactor es un factor esencial y de acuerdo al tipo de proceso puede ser mecánica o neumática.

Tamaño

El tamaño de los reactores según su uso o estudio pueden ser nivel laboratorio, planta piloto o tamaño industrial. Una vez consideradas las variables anteriormente descritas se procedió al diseño y modelado en el software Solidworks.

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