¿Qué son los reactores por lotes?

Los reactores por lotes son tanques que se utilizan para contener reacciones químicas o biológicas. El término "lote" distingue este tipo de reactor de los reactores continuos: en un reactor por lotes, todos los ingredientes necesarios se colocan en el tanque y se permite que tenga lugar la reacción química o fermentación, mientras que en un reactor continuo los ingredientes se alimentan continuamente el tanque. Los reactores por lotes se utilizan para procesos como el tratamiento de aguas residuales, la producción farmacéutica y la fermentación de diversos productos.

El tipo más simple de reactor por lotes consiste solo en un tanque con orificios en la parte superior para la entrada de los reactivos y la eliminación del producto, aunque típicamente también se debe incluir algún tipo de mecanismo de agitación. También se puede usar una chaqueta que se ajuste alrededor del tanque para el control de temperatura. Los reactores por lotes también pueden requerir algún tipo de sistema de aireación.

Agregar ingredientes a un reactor discontinuo se conoce como "carga" y es el primer paso para llevar a cabo una reacción discontinua. El usuario del reactor calcula la cantidad de cada ingrediente que se necesita para producir el producto deseado, en base a fórmulas de reacción química o fórmulas de crecimiento microbiano. Cálculos similares permiten al usuario determinar cuánto tiempo llevará la reacción. Una vez que se carga el reactor, se puede dejar en su mayor parte solo mientras se lleva a cabo la reacción. El usuario puede necesitar controlar la temperatura y la aireación dentro del reactor, dependiendo del tipo de reacción.

Un tipo común de reactor por lotes es un reactor por lotes secuencial o un reactor por lotes secuencial, ambos abreviados como SBR. Los reactores SBR se usan típicamente en plantas de tratamiento de aguas residuales para el proceso de lodos activados, un procedimiento que utiliza una amplia gama de bacterias para eliminar los contaminantes del agua. Los cultivos bacterianos crecen en un lodo espeso, que es donde el procedimiento recibe su nombre.

Para la secuenciación de reactores discontinuos, primero se llena un reactor que contiene lodo activado con aguas residuales. El lodo y el agua se airean para agregar oxígeno y permitir que los componentes se mezclen, lo que ayuda a las bacterias a alimentarse de contaminantes en las aguas residuales. Una vez que las bacterias han consumido la mayoría de los nutrientes en el agua, comienzan a desaparecer y se detiene la aireación para que el lodo pueda depositarse en el fondo del reactor. Después de que el lodo se deposita, las aguas residuales tratadas se eliminan del reactor y se envían a la siguiente etapa del proceso de tratamiento.

Los reactores discontinuos alimentados son una combinación de reactores discontinuos y continuos. En un reactor por lotes alimentado, el sustrato limitante, el ingrediente que se agota primero a medida que tiene lugar la reacción, se alimenta continuamente al reactor. El otro ingrediente se agrega al comienzo de la reacción y ninguno se agrega a medida que avanza la reacción.