Resumen

La modelización matemática y la estimación de parámetros son pasos críticos en la optimización de procesos biotecnológicos. En el proceso de producción de 1,3-propanediol (1,3-PD) por fermentación de glicerol en condiciones anaerobias, la acumulación de 3-hidroxipropionaldehído (3-HPA) provocaría el cese irreversible del proceso de fermentación. Considerando las inhibiciones del 3-HPA al crecimiento celular y a las actividades de las enzimas, proponemos un novedoso modelo matemático para describir los cultivos continuos de glicerol. Se discuten algunas propiedades de dicho modelo. A partir de las concentraciones de sustancias extracelulares, se establece un modelo de identificación de parámetros para determinar los parámetros cinéticos en el sistema presentado. Mediante la técnica de la función de penalización combinada con una extensión del método del espacio de estados, se construye un algoritmo genético mejorado para resolver el modelo de identificación de parámetros. Un ejemplo numérico ilustrativo muestra la idoneidad del modelo propuesto y la validez del algoritmo de optimización. Dado que es difícil medir las concentraciones de las sustancias intracelulares, se ofrece un método cuantitativo de análisis de robustez para inferir si el modelo es plausible para las sustancias intracelulares. Los resultados numéricos muestran que el modelo propuesto presenta una buena robustez.

• Materias:Análisis Matemático Álgebra Ingeniería Matemática aplicada Lógica matemática
• Subjects:Mathematical Analysis Algebra Engineering Applied Mathematics Mathematical logic
• Palabras claves:modelo de identificación de parámetros, modelo, sustancias intracelulares, método de análisis cuantitativo de robustez, proceso de fermentación del glicerol, ejemplo numérico ilustrativo, modelo matemático novedoso, técnica de la función de penalización, método del espacio de estados, concentraciones
• Keywords:parameter identification model, model, intracellular substances, quantitative robustness analysis method, glycerol fermentation process, illustrative numerical example, novel mathematical model, penalty function technique, state space method, concentrations