Diseño integral de biorreactores continuos de tanque agitado aplicados a procesos de fermentación

Integral design of continuous stirred tank bioreactors applied to fermentation processes

En esta investigación se formula una estrategia integral de diseño de biorreactores con el objeto de obtener procesos más eficientes desde un punto de vista técnico, energético y ambiental. La estrategia incluye una modificación del método convencional de diseño de biorreactores continuos de tanque agitado, en el cual las condiciones de operación se determinan con base en el análisis de estabilidad del biosistema.

Se estudiaron los procesos de fermentación para la producción de etanol con la bacteria Zymomonas mobilis y la levadura Saccharomyces cerevisiae. Se analizó el efecto de la velocidad de dilución y la concentración de sustrato en la alimentación sobre la estabilidad de ambos sistemas. También se analizó el efecto de la velocidad de flujo volumétrico de gas, la velocidad de agitación, el pH y la temperatura sobre la transferencia de masa en un sistema anaeróbico con agitación, con el fin de evaluar el comportamiento del fenómeno de desorción de CO₂ en la fermentación con Saccharomyces cerevisiae.

Para el análisis de estabilidad de los sistemas se implementó un método de optimización global en General Algebraic Modeling System (GAMS) en interfase con Matlab. También se utilizó Aspen Custom Modeler (ACM) para modelar y simular el proceso de fermentación con el fin de establecer el comportamiento del sistema ante perturbaciones en los parámetros durante la operación.

Diseño y modelado de un biorreactor tipo batch y continuo para aplicaciones de control automático

Design and modelling of a batch and continuous bioreactor for automatic control applications

En este documento se describe una breve metodología para el diseño de un biorreactor, así como las características de las reacciones químicas que se pudieran llevar a cabo. Los modelos de los sistemas son a menudo usados para determinar la capacidad de operación, el diseño de procesos, el análisis de seguridad de los sistemas y el control de procesos. El modelado del proceso está enfocado al control de la temperatura, tomando las características químicas de las reacciones y las características físicas de todos los parámetros que intervienen en el sistema.