BR112015022400B1

BR112015022400B1 - biorreator e uso do mesmo para criação de reações biológicas ou bioquímicas, produção de biomassas celulares ou cultura de microalgas

Info

Publication number: BR112015022400B1
Application number: BR112015022400-8A
Authority: BR
Inventors: David SEGARD
Original assignee: Roquette Frères
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2021-01-12
Also published as: CN105143431A; KR20150133707A; MX2015012614A; EP2970845B1; JP6395735B2; WO2014140476A2; US10400207B2; ES2762541T3; PL2970845T3; BR112015022400A2; EP2970845A2; CN105143431B; JP2016509857A; WO2014140476A3; US20160032235A1; FR3003268B1; FR3003268A1; KR102301017B1; MX369046B

Abstract

BIORREATOR Trata-se de um biorreator (1) que compreende: - um corpo de recipiente (2), do qual as paredes internas juntas definem um volume interno para receber biomassa, - um duto de resfriamento e/ou aquecimento (3, 3', 3") do qual a parede externa é destinada a estar em contato direto com a biomassa, disposta no dito volume interno, e que se estende pelo menos sobre uma porção do comprimento na forma de um helicoide, - os meios de fixação (4) para sustentar o dito duto de resfriamento e/ou aquecimento (3, 3', 3") e fixar o mesmo ao corpo de recipiente (2), em diversas posições de recebimento ao longo do helicoide. De acordo com a invenção, o duto é fixado, nas ditas posições de recebimento, por meio de conectores e um ou uma pluralidade de suportes, e para cada posição de recebimento por meio de uma primeira solda entre o conector e o suporte, e uma segunda solda entre o conector e o duto.

Description

[001]A invenção refere-se a qualquer tipo de biorreator e terá uma aplicação particular para a implantação de fermentações complexas que são sensíveis à con-taminação, ou também para implantação de reações bioquímicas ou biológicas.

[002]O campo da invenção é aquele de biorreatores e, mais particularmente, aquele de fermentadores que permitem a implantação de fermentações descontí-nuas que são conhecidas como o tipo em batelada, fermentações semicontínuas que são conhecidas como o tipo em batelada alimentada, ou fermentações contí-nuas.

[003]A invenção se refere mais particularmente a reatores em uma escala pi-loto ou industrial que permite grandes volumes de produção, e cujos recipientes po-dem alcançar capacidades de entre 20 m3 e diversas centenas de m3.

[004]Os biorreatores são usados para produzir biomassa celular (leveduras, bactérias, fungos microscópicos, microalgas e células animais e vegetais), e/ou para garantir a produção de metabólitos úteis (proteínas, vitaminas, antibióticos, polióis, etc.).

[005] Na técnica anterior, os reatores são, desse modo, conhecidos em uma escala piloto ou industrial, com uma aplicação particular para esse uso.

[006]Os reatores desse tipo convencionalmente compreendem um corpo de recipiente com um grande volume, o qual é muito comumente cilíndrico com um eixo geométrico vertical, no interior do qual ocorre a reação biológica (fermentação) ou reação bioquímica (enzimática), frequentemente sob forte agitação.

[007]Os meios de agitação são fornecidos no interior do corpo de recipiente, e convencionalmente compreendem um rotor, geralmente com um eixo geométrico que é coaxial com o do corpo de recipiente, que sustenta lâminas que são projeta- das para agitar a biomassa fortemente. Esse rotor é girado em relação ao corpo de recipiente por um motor de engrenagem. Os meios de agitação também compreen-dem contralâminas que se projetam em direção ao centro do recipiente, e são inte-gradas ao redor do rotor em posições que são fixas em relação ao corpo de recipien-te.

[008] De modo a ter capacidade de controlar a temperatura da reação, é co-nhecido, também, resfriar ou aquecer o reator a partir do exterior e/ou a partir do in-terior por meio de um ou uma pluralidade de trocadores no exterior ou no interior do corpo de recipiente. Em cada trocador circula um fluido, que transmite calor e/ou frio, conforme exigido.

[009]Muito comumente, durante a reação de fermentação exotérmica, uma ou uma pluralidade de unidades frias permitem a circulação de um fluido que trans-mite frio nos trocadores e, desse modo, impede que a temperatura de reação seja muito alta.

[010]O trocador no exterior do recipiente pode ser constituído por um enve-lope duplo do corpo de recipiente, dentro do qual o fluido que transmite calor/frio cir-cula. Um trocador externo tem a vantagem de deixar o volume no interior do corpo de recipiente livre. Por outro lado, o desempenho da troca de calor é mais baixo que aquele de um trocador interno.

[011]Esse é o motivo pelo qual um trocador no interior do recipiente é fre-quentemente necessário quando o controle de temperatura da reação exige uma forte troca de calor. Os trocadores internos compreendem um ou uma pluralidade de dutos que se estendem no volume interno do corpo de recipiente. A parede externa dos dutos do trocador interno está em contato direto com a biomassa.

[012]Um trocador interno é, desse modo, conhecido na técnica anterior, na forma de um duto que se estende na forma de um helicoide, também conhecido co-mo uma serpentina em tubo, em que o eixo geométrico do helicoide geralmente é coaxial com o eixo geométrico do corpo de recipiente.

[013] Durante a reação dentro do recipiente, esse duto pode ser deformado fortemente sob a ação das tensões de pressão ocasionadas pela forte agitação in-terna, assim como pelas tensões ocasionadas pela retração e/ou expansão do duto gerada pelas variações de temperatura.

[014] De modo a limitar essa deformação, é conhecido sustentar esse duto não somente na peça de conexão de entrada e na peça de conexão de saída, mas também em vários pontos de recebimento ao longo do helicoide.

[015] De acordo com a técnica anterior conhecida, a serpentina em tubo é convencionalmente sustentada por meio de parafusos do tipo em U que transpõem o duto nos vários pontos de recebimento ao longo do helicoide, e são presos na pare-de interna diretamente, ou indiretamente por meio de suportes.

[016]O Documento CN201476623U revela e ilustra uma variante desse mé-todo para prender o duto de helicoide por meio de parafusos do tipo em U.

[017] Um reator desse tipo que compreende uma serpentina interna em tubo que é sustentada por parafusos do tipo em U é comumente usado para fermentações do tipo em batelada. A requerente então usa reatores desse tipo para a produção de metabólitos úteis.

[018]A requerente usou recentemente biorreatores desse tipo para uma nova aplicação, isto é, a produção de biomassas celulares, e mais particularmente a cultu-ra de microalgas do tipo CHLORELLA.

[019]Mais particularmente, o objetivo era produzir a biomassa de microalgas em condições heterotrópicas, isto é, no escuro, na presença de uma fonte carbonada assimilável pela dita microalga.

[020]Durante esse teste, esses organismos unicelulares foram constatados como sendo muito sensíveis à contaminação que, quando ocorreu, rapidamente teve a preponderância sobre os organismos cultivados. De fato, a velocidade de cresci- mento dos contaminantes e, em particular, contaminantes bacterianos, é bem maior que a das microalgas.

[021] No momento não existem soluções economicamente viáveis para sepa-rar a biomassa de microalgas a partir dos contaminantes da mesma. Desse modo, na prática, quando a contaminação ocorre, o conteúdo do biorreator é inteiramente esvaziado e descartado, em que o reator então precisa ser limpo e esterilizado antes da implantação de uma nova reação de fermentação.

[022]Após vários testes, e de acordo com as constatações do inventor, a re-querente apurou que a configuração dos biorreatores com um trocador interno de acordo com a técnica anterior é muito favorável para a ocorrência e desenvolvimento de contaminação e é, portanto, inadequada para a cultura a longo prazo de orga-nismos unicelulares, em particular do tipo das microalgas.

[023]O objetivo da presente invenção é eliminar as desvantagens supracita-das propondo-se um biorreator que possa permitir o controle da temperatura da rea-ção dentro do recipiente, que tenha um desempenho térmico satisfatório e permita a implantação de fermentações complexas que são sensíveis à contaminação.

[024]Mais particularmente, o objetivo da presente invenção é propor um rea-tor desse tipo que impeça, ou no mínimo limite, as interrupções de produção.

[025]Outros objetivos e vantagens da invenção se tornarão mais claramente aparentes a partir da descrição a seguir que é fornecida puramente a título de indi-cação, e não é destinada a limitar a invenção.

[026]Desse modo, a invenção se refere a um biorreator que compreende:

[027]- um corpo de recipiente, cujas paredes internas definem entre si um volume interno para recebimento da biomassa;

[028]- um duto de resfriamento e/ou aquecimento, cuja parede externa é pro-jetada para estar em contato direto com a biomassa disposta no dito volume interno, e que se estende ao longo de pelo menos parte do comprimento na forma de um helicoide;

[029]- os meios de preensão que garantem o suporte do dito duto de resfri-amento e/ou aquecimento, e a preensão do duto no corpo de recipiente em uma plu-ralidade de posições de recebimento ao longo do helicoide.

[030] De acordo com a invenção, os ditos meios de preensão compreendem:

[031]- conectores, os quais são preferivelmente tubulares ou semitubulares, e envolvem o dito duto a partir do exterior, localmente, nas ditas várias posições de recebimento ao longo do helicoide;

[032]- um ou uma pluralidade de suportes (placas, perfis, etc.) integrados com a parede interna do corpo de recipiente, e que se projetam em direção ao centro do corpo de recipiente, em que o(s) dito(s) suporte(s) tem uma pluralidade de orifícios com uma forma complementar às dimensões externas dos conectores, fornecidos nas ditas várias posições de recebimento ao longo do helicoide, em que os ditos orifícios recebem os ditos conectores,

[033]e em que o dito duto de resfriamento e/ou aquecimento é integrado em cada uma das ditas posições de recebimento por meio de:

[034]- uma primeira solda que conecta o conector correspondente e o supor-te correspondente (placa, perfil, etc.), em que a dita primeira solda se estende ao longo das bordas do orifício correspondente, nos dois lados do dito suporte corres-pondente (placa, perfil, etc.), e

[035]- uma segunda solda que conecta o conector correspondente e o duto de resfriamento e/ou aquecimento, em que a dita segunda solda se estende ao lon-go das bordas do dito conector.

[036] Preferivelmente, a dita primeira solda e a dita segunda solda são soldas produzidas através da adição de metal.

[037]Será observado que o termo “solda” usado pode compreender um cor-dão de soldagem ou uma pluralidade de cordões de soldagem, conforme é conheci- do aos indivíduos versados na técnica em geral.

[038] De acordo com as características opcionais, tomadas sozinhas ou em combinação:

[039]- o cordão de soldagem ou cada cordão de soldagem de metal da dita primeira solda e/ou da dita segunda solda forma um filete oco, em que as ditas sol-das preferivelmente são polidas;

[040]- cada um dentre os orifícios abre em uma borda do dito suporte (placa, perfil, etc.) ou de um dos ditos suportes (placas, perfis, etc.);

[041]- os orifícios abrem em direção ao centro do corpo de recipiente;

[042]- a dita primeira solda é constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre nas bordas do orifício dos dois lados do dito suporte correspondente (placa, perfil, etc.), assim como no canto do dito suporte cor-respondente (placa, perfil, etc.), na parte superior e na parte inferior do dito duto de resfriamento e/ou aquecimento;

[043]- os conectores têm uma forma semitubular, e a dita segunda solda é constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre nas bordas do conector, ao longo das bordas longitudinais do conector, assim como ao longo das bordas arqueadas do dito conector;

[044]- quando o biorreator tem meios de agitação, os mesmos compreendem primeiramente um rotor dentro do corpo de recipiente, sendo que o rotor é móvel em rotação em relação ao corpo de recipiente, em que o rotor tem lâminas, e em segun-do lugar contralâminas que se projetam em direção ao centro do recipiente, e são integradas em posições fixas em relação ao corpo de recipiente;

[045]- as contralâminas dos ditos meios de agitação podem compreender os ditos suportes (placas, perfis, etc.) ou o dito suporte (placa, perfil, etc.) dos ditos meios de preensão (conforme será descrito em um exemplo mais adiante no presente documento);

[046]- os orifícios são denominados primeiros orifícios, em que o(s) dito(s) suporte(s) tem, além dos ditos primeiros orifícios nas ditas várias posições para re-cebimento do helicoide, os segundos orifícios com dimensões que são sobreabun- dantes em relação ao diâmetro do dito duto, em que o dito duto passa através dos ditos segundos orifícios de modo a deixar a folga que permite a deformação livre do dito duto;

[047]- o reator tem uma pluralidade dos ditos suportes (placas, perfis, etc.) distribuída de forma angular na circunferência interna do corpo de recipiente, e em que cada um é orientado ao longo do eixo geométrico longitudinal dos mesmos de acordo com a altura do corpo de recipiente, e em que cada um se estende de forma correspondente à altura do helicoide;

[048]- o dito suporte (placa, perfil, etc.) ou cada um dentre os suportes (pla-cas, perfis, etc.) tem uma borda externa direcionada à parede interna lateral do reci-piente, e os ditos meios de preensão compreendem contraescoras que garantem que o dito suporte (placa, perfil, etc.) ou cada um dentre os ditos suportes (placas, perfis, etc.) seja integrado com a parede interna lateral do corpo de recipiente, crian-do um interespaço entre a borda externa do dito suporte correspondente (placa, per-fil, etc.) e a parede interna do corpo de recipiente;

[049]- cada contraescora é soldada respectivamente no dito suporte corres-pondente (placa, perfil, etc.) e na parede interna do corpo de recipiente e, por meio de adição de metal, as ditas soldas têm um cordão de soldagem de metal que forma um filete oco, em que as ditas soldas são polidas;

[050]- o biorreator pode ser dotado de um dispositivo para resfriar/aquecer o corpo de recipiente a partir do exterior, por meio de circulação de um fluido que transmite calor/frio.

[051]A invenção será mais bem compreendida através da leitura da descri-ção a seguir acompanhada pelos desenhos, em que:

[052]- A Figura 1 é uma vista transparente de um biorreator de acordo com a invenção, de acordo com uma modalidade para a qual os suportes estão na forma de placas;

[053]- A Figura 1a é uma vista a partir debaixo do biorreator de acordo com a Figura 1;

[054]- A Figura 2 é uma vista detalhada a partir do lado de acordo com um corte transversal vertical, que ilustra os ditos meios de preensão de acordo com uma modalidade da invenção;

[055]- A Figura 3 é uma vista frontal dos ditos meios de preensão conforme ilustrado na Figura 2;

[056]- A Figura 4 é uma vista a partir de cima dos ditos meios de preensão conforme ilustrado na Figura 2;

[057]- A Figura 5 é uma vista detalhada que ilustra as ditas primeira e se-gunda soldas em um dos pontos de recebimento do helicoide;

[058]- A Figura 6 é uma vista frontal do ponto de recebimento do helicoide na Figura 5;

[059]- A Figura 7 é uma vista de acordo com o corte transversal VI-VI na Fi-gura 6, e a Figura 7a é uma vista detalhada da Figura 7;

[060]- A Figura 8 é uma vista de acordo com o corte transversal VII-VII na Figura 7;

[061]- A Figura 9 é uma vista detalhada de um conector semitubular;

[062]- A Figura 10 é uma vista detalhada de um conector tubular que envolve o duto;

[063]- A Figura 11 é uma vista em perspectiva de um suporte que toma a forma de um perfil semitubular;

[064]- A Figura 12 é uma vista a partir de cima da Figura 11;

[065]- A Figura 13 é uma vista de acordo com o corte transversal XII-XII con- forme ilustrado na Figura 12;

[066]- A Figura 14 é uma vista frontal da Figura 11.

[067]A invenção é derivada a partir da constatação pelo inventor de que os biorreatores com um trocador interno/trocadores internos, de acordo com a técnica anterior, criam dentro do corpo do recipiente do reator inúmeros áreas intersticiais e/ou áreas que não podem ser esvaziadas que são favoráveis para o depósito de material, em particular material orgânico, e em que a contaminação ocorre e se de-senvolve.

[068]De acordo com as constatações do inventor, essas áreas intersticiais são localizadas por uma grande extensão no trocador e/ou nas áreas de recebimento do mesmo.

[069]No caso de um trocador interno de serpentina em tubo em particular, essas áreas intersticiais e/ou áreas que não podem ser limpas se situam na estrutura com parafusos do tipo em U que sustenta o duto helicoidal, em particular em cada vão formado entre um dos parafusos do tipo em U e o duto, e também nos suportes.

[070]De modo a remediar esse problema, a presente requerente poderia ter escolhido simplesmente eliminar esse trocador interno e substituir o mesmo por um trocador externo, mas essa solução não foi selecionada em razão do coeficiente menos satisfatório de transferência de um trocador externo, e também devido à complexidade de manter esse tipo de instalação em condições higiênicas, e acima de tudo em condições assépticas satisfatórias.

[071] Por outro lado, a presente requerente decidiu projetar um biorreator, cu-jo trocador interno e o suporte do mesmo impedem ou, no mínimo, limitam conside-ravelmente ou evitam, os riscos de desenvolvimento de contaminantes dentro do reator, ao passo que facilitam a capacidade de limpeza do mesmo.

[072]Desse modo, a invenção se refere a um biorreator 1 que compreende:

[073]- um corpo de recipiente 2, cujas paredes internas definem entre si um volume interno para recebimento da biomassa;

[074]- um duto de resfriamento e/ou aquecimento 3,3’,3’’, cuja parede externa é projetada para estar em contato direto com a biomassa disposta no dito volume interno, e que se estende ao longo de pelo menos parte do comprimento na forma de um helicoide;

[075]- os meios de preensão 4 que garantem o suporte do dito duto de res-friamento e/ou aquecimento 3,3’,3’’, e a preensão do duto no corpo de recipiente 2 em uma pluralidade de posições de recebimento ao longo do helicoide.

[076]O duto de resfriamento e/ou aquecimento 3,3’,3’’ é, desse modo, sus-tentado não somente na peça de conexão de entrada e na peça de conexão de saí-da, mas também na dita pluralidade de posições de recebimento.

[077]Um fluido que transmite calor ou frio, em particular água, é inventado para circular no dito duto, em que o fluido que transmite frio tem a capacidade de ser obtido por meio de uma unidade de frio ou por meio de uma caldeira ou por quais-quer outros meios que permitam a remoção ou adição de unidades de calor.

[078]O corpo de recipiente preferivelmente tem uma parede lateral cilíndrica. O biorreator pode compreender um duto de resfriamento e/ou aquecimento, ou uma pluralidade de dutos 3,3’,3’’ de acordo com a modalidade não limitativa ilustrada. O(s) helicoide(s) preferivelmente tem/têm um eixo geométrico que é coaxial com o eixo geométrico do corpo de recipiente cilíndrico.

[079]Esses dutos 3,3’,3’’ podem se estender respectivamente em três níveis com alturas diferentes, preferivelmente sem cobrir, em que os dutos helicoidais pre-ferivelmente têm os mesmos diâmetros. Opcionalmente, de acordo com uma outra modalidade não ilustrada, os dutos helicoidais com o mesmo diâmetro podem ser imbricados.

[080]Os ditos dutos 3,3’,3’’ dos trocadores internos podem estar situados somente na parte inferior do corpo de recipiente, por exemplo na metade mais baixa de acordo com a modalidade ilustrada na Figura 1, em que o biorreator está sem um trocador interno na parte superior do recipiente.

[081] De acordo com a invenção, os ditos meios de preensão compreendem:

[082]- os conectores 5, que são preferivelmente tubulares ou semitubulares, e envolvem o dito duto 3,3’,3’’ a partir do exterior, localmente, nas ditas várias posi-ções de recebimento ao longo do helicoide;

[083]- um ou uma pluralidade de suportes 6 integrados com a parede interna do corpo de recipiente 2, e que se projetam em direção ao centro do corpo de recipi-ente, em que o(s) dito(s) suporte(s) tem uma pluralidade de orifícios 7 com uma forma complementar às dimensões externas dos conectores 5, fornecidos nas ditas várias posições de recebimento ao longo do helicoide, em que os ditos orifícios 7 recebem os ditos conectores 5.

[084] O dito duto de resfriamento e/ou aquecimento 3,3’,3’’ é integrado em cada uma das ditas posições de recebimento por meio de:

[085]- uma primeira solda S1 que conecta o conector correspondente 5 e o dito suporte correspondente 6, em que a dita primeira solda S1 se estende ao longo das bordas do orifício correspondente 7, nos dois lados do dito suporte correspon-dente 6, e

[086]- uma segunda solda S2 que conecta o conector correspondente 5 e o duto de resfriamento e/ou aquecimento 3, 3’, 3’’, em que a dita segunda solda S2 se estende ao longo das bordas do dito conector 5.

[087]A dita primeira solda S1 e a dita segunda solda S2 são soldas produzi-das através da adição de metal. Os cordões de soldagem de metal da primeira e da segunda solda S1, S2 vantajosamente tornam possível eliminar qualquer área inters-ticial entre primeiramente o duto 3, 3’, 3’’ e o conector 5, e em segundo lugar o co-nector 5 e o suporte 6.

[088] De acordo com a invenção, o duto é, desse modo, soldado no dito su- porte ou em cada um dentre os suportes 6 indiretamente por meio dos conectores 5, o comprimento de cada do qual se estende localmente ao longo do duto 3, 3’,3’’, preferivelmente em ambos os lados do suporte correspondente 6. Essa disposição torna possível selecionar uma espessura de duto que é menor que aquela que seria necessária caso o duto fosse soldado diretamente no dito suporte, sem um conector.

[089] Preferivelmente, o cordão de soldagem ou cada cordão de soldagem de metal da dita primeira solda S1 e/ou da dita segunda solda S2 forma um filete oco 11, em que as ditas soldas S1, S2 preferivelmente são polidas.

[090]Durante as operações de preensão do duto, o soldador produz primei-ramente pelo menos um cordão de soldagem para a primeira solda S1, e pelo menos um segundo cordão de soldagem para a segunda solda S2. Esses cordões são então esmerilhados de modo a formar os filetes ocos 11. Filetes desse tipo tornam possível eliminar os ângulos agudos que constituem um número equivalente de rup-turas incipientes, e torna possível garantir uma melhor capacidade de limpeza. Para esse propósito, os filetes 11 têm um raio que é preferivelmente maior que 5 mm. As soldas são então polidas de modo a eliminar a aspereza.

[091]A conexão mecânica que é, desse modo, criada entre o duto 3, 3’, 3’’ e o(s) dito(s) suporte(s) 6 é vantajosamente sem aspereza, e sem uma área intersticial que auxiliaria depósitos, em particular depósitos orgânicos.

[092]O(s) suporte(s) 6 pode(m) ser na forma de placas 62 (consulte a título de exemplo não limitativo as Figuras 1 a 8), ou na forma de perfis tubulares ou semi- tubulares 63.

[093] De acordo com o exemplo não limitativo nas Figuras 11 a 14, o perfil 63 pode ser semitubular com um corte transversal na forma de um “V”, em que o(s) ori- fício(s) 7 abre(m) e se situa(m) no ápice do “V”.

[094]De acordo com uma modalidade (não ilustrado), cada um dentre os ori-fícios pode ter um corte transversal substancialmente circular, fechado, em que os conectores então são tubulares. Nessa modalidade, cada conector é soldado no dito suporte (placa, perfil, etc.) por meio de dois cordões de soldagem circulares distintos da dita primeira solda S1. Esses dois cordões de soldagem se situam em cada lado C1, C2 do suporte (placa, perfil, etc.), por unir a parede cilíndrica do conector e o suporte (placa, perfil, etc.) ao longo do orifício circular. Além disso, cada conector é soldado no duto por meio de dois cordões de soldagem circulares da segunda solda, unindo-se as duas bordas circulares do conector ao duto de resfriamento e/ou aque-cimento.

[095] De acordo com uma outra modalidade ilustrada, que facilita a união do duto no suporte do mesmo, cada um dentre os orifícios 7 com uma forma semicircular abre em uma borda do suporte 6 ou um dos suportes 6 (placa 62, perfil 63, etc.).

[096] Por exemplo, e de acordo com as modalidades ilustradas, os orifícios 7 abrem em direção ao centro do corpo de recipiente 2.

[097]A dita primeira solda S1 pode então ser constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre (consulte as Figuras 5 a 8 no caso em que os suportes são placas 62, e as Figuras 12 a 14 no caso em que os suportes são perfis 63) nas bordas do orifício semicircular 7, dos dois lados C1, C2 do suporte correspondente 6, assim como no canto 60 do suporte correspondente, na parte superior e na parte inferior do dito duto de resfriamento e/ou aquecimento 3, 3’, 3’’.

[098]Os conectores 5 podem então ter uma forma semitubular conforme ilus-trado na Figura 8. Nesse caso, a dita segunda solda S2 pode ser constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre nas bordas do conector, ao longo das bordas longitudinais 52 do conector 5, assim como ao longo das bordas arqueadas 51 do dito conector (consulte as Figuras 5 a 8).

[099]Alternativamente, os conectores 5 podem ter uma forma tubular con-forme ilustrado na Figura 10. Cada conector 5 é então soldado no duto por meio de dois cordões de soldagem circulares que são distintos a partir da segunda solda S2 que une as duas bordas circulares do conector para o duto de resfriamento e/ou aquecimento (consulte a Figura 12).

[0100]De acordo com uma modalidade, o biorreator pode ter meios de agita-ção, que compreendem em particular:

[0101]- um rotor 8 dentro do corpo de recipiente 2, sendo que o rotor é móvel em rotação em relação ao corpo de recipiente 2, em que o rotor tem lâminas 80;

[0102]- as contralâminas 81 que se projetam em direção ao centro do reci-piente, e são integradas em posições fixas em relação ao corpo de recipiente 2.

[0103]De acordo com uma modalidade particularmente vantajosa, as con- tralâminas 81 dos ditos meios de agitação compreendem o dito suporte 6 ou os ditos suportes 6 (placas 62, perfis 63, etc.) dos ditos meios de preensão. De acordo com essa modalidade, o(s) dito(s) suporte(s) 6 então combina(m) uma função de suporte do duto de resfriamento e/ou aquecimento 3,3’,3’’, e uma função de contralâmina para agitação da biomassa.

[0104]De acordo com uma modalidade vantajosa, as contralâminas são constituídas inteiramente pelos ditos suportes 6 dos ditos meios de preensão e, por exemplo, pelas placas 6 de acordo com a modalidade nas Figuras 1 a 8.

[0105]No conhecimento da requerente, e nos biorreatores de acordo com a técnica anterior, o suporte do duto helicoidal do trocador interno por um lado, e as contralâminas dos ditos meios de agitação por outro lado, são constituídos por ele-mentos distintos. Nesse caso, e de acordo com a técnica anterior conhecida pela requerente, o duto helicoidal é deslocado radialmente, muito comumente em direção ao centro do duto, em relação às contralâminas.

[0106]De acordo com essa modalidade vantajosa da invenção, o duto heli-coidal e os suportes (placas, perfis, etc.) se situam radialmente no mesmo nível, sendo que o dito suporte (placa, perfil, etc.) ou os ditos suportes (placas, perfis, etc.) dos meios de preensão não criam uma superfície adicional no recipiente que auxilia os depósitos.

[0107]Preferivelmente, os meios de preensão compreendem uma pluralidade dos ditos suportes 6 (placas 62, perfis 63, etc.) distribuída de forma angular na cir-cunferência interna do corpo de recipiente, e em que cada um é orientado ao longo do eixo geométrico longitudinal dos mesmos de acordo com a altura do corpo de recipiente, e em que cada um se estende pelo menos de modo correspondente à altura do helicoide.

[0108]De acordo com uma modalidade preferencial, os meios de preensão são distribuídos regularmente na circunferência interna do corpo de recipiente.

[0109]O número e a distribuição dos pontos de recebimento do helicoide são preferivelmente selecionados como um compromisso entre a conexão de tensão no duto/suporte de recebimento 6, e a deformação do duto de resfriamento e/ou aque-cimento 3,3’,3’’. É desejável dar precedência para a solução com a menor tensão, ao passo que garante que a expansão/retração do duto não é impedida durante as fa-ses transitórias.

[0110]Os pontos de recebimento do helicoide são preferivelmente regular-mente distribuídos ao longo do duto a cada X voltas do helicoide, em que X pode estar contido entre 1/4 e 3/4, tal como, por exemplo, 1/3 de uma volta ou 2/3 de uma volta. De acordo com esse valor, em certos casos o duto pode não ser sistematica-mente sustentado cada vez que passa nas cercanias dos suportes 6 (placas, perfis, etc.).

[0111]Nesse caso, o(s) dito(s) suporte(s) 6 (placas, perfis, etc.) pode(m) ter, em adição aos orifícios 7, conhecidos como os primeiros orifícios 7, nas ditas várias posições para recebimento do helicoide, os segundos orifícios 9 com dimensões que são maiores que o diâmetro do dito duto. O dito duto passa através dos segundos orifícios 9, de modo a deixar a folga que permite a deformação livre do dito duto, sem risco de o duto ser danificado em contato com o suporte 6 e, em particular, com o canto 60 da placa 62. A folga desse tipo pode ser de mais de 1 cm, tal como, por exemplo, 1,5 cm.

[0112]De acordo com uma modalidade, ilustrada em um exemplo não limita-tivo na Figura 2, cada suporte 6 pode ter os primeiros orifícios 7 e os segundos orifí-cios 9 alternativamente na altura do mesmo.

[0113]No caso em que uma ou mais dentre as contralâminas 81 é/são distin-tas a partir dos ditos suportes (placas 62, perfil 63, etc.), a contralâmina ou cada con- tralâmina pode ter tais segundos orifícios 9 a fim de que estejam situadas com o mesmo raio que o(s) dito(s) suporte(s) no corpo de recipiente.

[0114]Preferivelmente, o(s) suporte(s) 6 (placas 62, perfis 63, etc.) e/ou as contralâminas 81 dos ditos meios de agitação não se estendem diretamente a partir da parede lateral do corpo de recipiente mas, do contrário, são deslocadas a partir do último.

[0115]Desse modo, e de acordo com uma modalidade ilustrada na Figura 2, cada um dentre os suportes 6 (placa 62, perfil 63, etc.) então tem uma borda externa 61 direcionada à parede interna lateral 20 do corpo de recipiente, e os ditos meios de preensão 4 compreendem contraescoras 10 que garantem que o suporte 6 ou cada um dentre os ditos suportes 6 seja integrado com a parede interna do corpo de recipiente, o que cria um interespaço It entre a borda externa 61 do suporte corres-pondente 6 e a parede interna 20 do corpo de recipiente.

[0116]Um deslocamento desse tipo dos suportes 6 e/ou das contralâminas 81 torna possível impedir a criação de áreas onde a biomassa está estagnada no reator durante a agitação e, desse modo, garantir uma agitação homogênea da bio-massa dentro do recipiente.

[0117]Cada contraescora 10 é preferivelmente soldada respectivamente no suporte correspondente 6 e na parede interna 20 do corpo 2. Por meio de adição de metal, as ditas soldas têm um cordão de soldagem de metal que forma um filete oco com um raio preferivelmente maior que 5 mm, em que as ditas soldas preferivelmente são polidas.

[0118]Além do dito duto de resfriamento e/ou aquecimento, o biorreator pode compreender, dentro do corpo de recipiente, um dispositivo para resfriar/aquecer o corpo de recipiente a partir do exterior, por meio de circulação de um fluido que transmite calor/frio.

[0119]Esse dispositivo externo pode compreender um envelope duplo no corpo de recipiente, ou qualquer outro trocador externo conhecido aos indivíduos versados na técnica.

[0120]O biorreator, de acordo com a invenção, tem uma aplicação particular para a implantação de um método de fermentação do tipo em batelada, em batelada alimentada ou contínua, e mais particularmente para a implantação de reações bio-lógicas ou bioquímicas que são sensíveis à contaminação.

[0121]Um reator desse tipo é projetado em particular para a produção de bi-omassas celulares, e mais particularmente para a cultura de microalgas do tipo CHLO- RELLA.

[0122]O ciclo de fermentação pode iniciar com a limpeza do biorreator qui-micamente e/ou fisicamente (esterilização), seguido do preenchimento do corpo de recipiente com substâncias nutritivas que também podem ser esterilizadas antes ou após a introdução das mesmas, em seguida com o catalisador biológico, em particu-lar uma biomassa celular, que é então suprida com substâncias nutritivas e particu-larmente carbonadas, durante a fermentação, e é agitada, preferivelmente de modo contínuo.

[0123]Reações biológicas desse tipo podem durar por diversos dias. Ao final do processo, a biomassa e/ou o composto útil é recuperado através do esvaziamento do recipiente.

[0124]O biorreator, de acordo com a invenção, é, vantajosamente, tanto quanto possível sem qualquer área, em particular uma área intersticial dentro do corpo de recipiente, que seria favorável para o desenvolvimento de contaminação. O reator é, desse modo, projetado para impedir o depósito de substâncias, em particular substâncias orgânicas, durante a reação de fermentação, em particular por meio da ação da agitação interna. O mesmo vantajosamente torna possível impedir, ou limitar consideravelmente, interrupções de produção para a manutenção e limpeza do recipiente.

[0125]De uma maneira conhecida por si só, o biorreator pode compreender um abertura de suprimento para os produtos e as substâncias auxiliares (alimentos, ácido/base para regulação do pH, adição de agente antiespumígeno, etc.), uma saída para descarregamento dos produtos, vários sensores, tais como sensores para pH, temperaturas, gás (O2), etc., assim como um sistema de controle/comando, ou um difusor de ar (conhecido como um “sistema borbulhador”) na parte inferior, incu-badoras, o que pode ser com ou sem iluminação, ou qualquer outro acessório que seja normalmente encontrado em reatores desse tipo.

[0126]A invenção tem uma aplicação para a produção de biomassas celula-res selecionadas a partir do grupo constituído por células do tipo denominado “sel-vagem” ou mutadas por técnicas do tipo mutagênese aleatória ou por engenharia genética.

[0127]A invenção tem uma aplicação no campo das indústrias dos gêneros alimentícios humano ou animal, indústrias de biotecnologia, indústrias farmacêuticas e de cosméticos, e no campo de biocombustíveis e química.

[0128]Será observado que outras modalidades poderiam ter sido previstas sem se afastar do contexto da invenção conforme definido pelas reivindicações a seguir. LISTA DE PARTES 1. Biorreator 2. Corpo de recipiente 3. 3’, 3’’ Duto de resfriamento e/ou aquecimento 4. Meios de preensão 5. Conectores 6. Suporte(s) 7. Orifícios (Primeiros orifícios) 8. Rotor 9. Orifícios (Segundos orifícios) 10. Contraescoras 11. Filete (Soldas) 20. Parede interna 51. Bordas arqueadas 52. Bordas longitudinais 60. Canto (suporte 6) 61. Borda externa (suporte 6) 62. Placas (suportes 6) 63. Perfil (suporte 6) 80. Lâminas (Rotor 8) 81. Contralâminas C1, C2 Lados de suporte It. Interespaço S1. Primeira solda S2. Segunda solda

Claims

1. Biorreator (1) compreendendo: - um corpo de recipiente (2), cujas paredes internas definem entre si um vo-lume interno para recebimento da biomassa; - um duto de resfriamento e/ou aquecimento (3,3’,3’’), cuja parede externa é projetada para estar em contato direto com a biomassa disposta no dito volume in-terno, e que se estende ao longo de pelo menos parte do comprimento na forma de um helicoide; - meios de preensão (4) que garantem o suporte do dito duto de resfriamento e/ou aquecimento (3,3’,3’’), e a preensão do duto no corpo de recipiente (2) em uma pluralidade de posições de recebimento ao longo dos helicoides, o biorreator CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos meios de preensão compreendem: - conectores (5), que são tubulares ou semitubulares, e envolvem o dito duto (3,3’,3’’) a partir do exterior, localmente, nas ditas várias posições de recebimento ao longo do helicoide; - um ou uma pluralidade de suportes (6) integrados com a parede interna do corpo de recipiente (2), e que se projetam em direção ao centro do corpo de recipi-ente, em que o(s) dito(s) suporte(s) (6) tem uma pluralidade de orifícios (7) com uma forma complementar às dimensões externas dos conectores (5), fornecidos nas ditas várias posições de recebimento ao longo do helicoide, em que os ditos orifícios (7) recebem os ditos conectores (5), e em que o dito duto de resfriamento e/ou aquecimento (3,3’,3’’) é integrado em cada uma das ditas posições de recebimento por meio de: - uma primeira solda (S1) que conecta o conector correspondente (5) e o su-porte correspondente (6), em que a dita primeira solda (S1) se estende ao longo das bordas do orifício correspondente (7), nos dois lados do dito suporte correspondente (6), e - uma segunda solda (S2) que conecta o conector correspondente (5) e o duto de resfriamento e/ou aquecimento (3,3’,3’’), em que a dita segunda solda (S2) se estende ao longo das bordas do dito conector (5), e em que a dita primeira solda (S1) e a dita segunda solda (S2) são soldas produzidas através da adição de metal.

2. Biorreator, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cordão de soldagem ou cada cordão de soldagem de metal da dita primeira solda (S1) e/ou da dita segunda solda (S2) formam, cada um, um filete oco (11), em que as ditas soldas são polidas.

3. Biorreator, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dentre os orifícios (7) abre em uma borda do suporte (6) ou de um dos ditos suportes (6).

4. Biorreator, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que os orifícios (7) abrem em direção ao centro do corpo de recipiente (2).

5. Biorreator, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita primeira solda (S1) é constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre nas bordas do orifício (7) dos dois lados (C1, C2) do dito suporte correspondente (6), assim como no canto (60) do dito suporte correspondente (6), na parte superior e na parte inferior do dito duto de resfriamento e/ou aquecimento; (3,3’,3’’).

6. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os conectores (5) têm uma forma semitubular, e em que a dita segunda solda (S2) é constituída por uma linha de solda contínua com uma trajetória fechada que corre nas bordas do conector, ao longo das bordas longi-tudinais (52) do conector (5), assim como ao longo das bordas arqueadas (51) do dito conector.

7. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que tem meios de agitação que compreendem: - um rotor (8) no interior do corpo de recipiente (2), em que o rotor é móvel em rotação em relação ao corpo de recipiente (2), sendo que o rotor tem lâminas (80); - as contralâminas (81) que se projetam em direção ao centro do recipiente, e são integradas em posições fixas em relação ao corpo de recipiente (2).

8. Biorreator, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que as contralâminas (81) dos ditos meios de agitação compreendem o dito suporte (6) ou os ditos suportes (6) dos ditos meios de preensão.

9. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que os orifícios (7) são denominados primeiros orifícios, em que o(s) dito(s) suporte(s) (6) tem, além dos ditos primeiros orifícios (7) nas ditas várias posições para recebimento do helicoide, os segundos orifícios (9) com dimensões que são maiores que o diâmetro do dito duto, sendo que o dito duto pas-sa através dos ditos segundos orifícios (9) de modo a deixar a folga que permite a deformação livre do dito duto.

10. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma pluralidade dos ditos suportes (6) dis-tribuída de forma angular na circunferência interna do corpo de recipiente, e em que cada um é orientado ao longo do eixo geométrico longitudinal dos mesmos de acor-do com a altura do corpo de recipiente, e em que cada um se estende de forma cor-respondente à altura do helicoide.

11. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito suporte (6) ou cada um dentre os suportes (6) tem uma borda externa voltada para a parede interna lateral (20) do recipiente (2), e em que os ditos meios de preensão (4) compreendem contraescoras (10) que garantem que o dito suporte (6) ou cada um dentre os ditos suportes seja inte-grado com a parede interna do corpo de recipiente, criando um interespaço (It) entre a borda externa (61) da dita placa correspondente e a parede interna (20) do corpo de recipiente.

12. Biorreator, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que cada contraescora (10) é soldada respectivamente no suporte corres-pondente (6) e na parede interna (20) do corpo de recipiente (2), e em que, por meio de adição de metal, as ditas soldas têm um cordão de soldagem de metal que forma um filete oco, em que as ditas soldas são polidas.

13. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que é dotado de um dispositivo para resfri- ar/aquecer o corpo de recipiente a partir do exterior, por meio de circulação de um fluido que transmite calor/frio.

14. Biorreator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o suporte ou cada um dentre os suportes (6) é selecionado dentre uma placa (62) ou um perfil (63).

15. Uso do biorreator como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que é para a criação de reações biológicas ou bioquímicas, para a produção de biomassas celulares ou para a cultura de microal- gas.

16. Uso, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que é para a produção de biomassas celulares selecionadas a partir do grupo constituído por células do tipo denominado “selvagem” ou mutadas por técnicas do tipo mutagênese aleatória ou por engenharia genética.

17. Uso, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, CARACTERIZADO pelo fato de que é para a produção de microalgas do tipo CHLORELLA.

18. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, CARACTERIZADO pelo fato de que é no campo das indústrias dos gêneros alimentícios humano ou animal, indústrias de biotecnologia, indústrias farmacêuticas e de cosméticos, e no campo de biocombustíveis e química.