Mejoramiento de la producción de cultivos de alta densidad en biorreactores mediante la utilización de observadores y controladores de orden entero y fraccionario

Abstract

El presente trabajo aborda la implementación de combinaciones de esquemas que involucran observadores y controladores de orden entero y/o fraccionario basados en un modelo fenomenológico de un cultivo fed-batch de alta densidad de S. cerevisiae con metabolismo overflow. La producción de β-caroteno yβ-ionona tiene una gran importancia a nivel comercial, dado su amplio uso en la industria cosmética, de alimentos y salud. Para la síntesis de estoscompuestos a nivel industrial se utiliza la levadura S. cerevisiae modificada genéticamente,cuyo proceso de cultivo presenta un metabolismo overflow. Para mantener el sistema bajo un perfil óptimo, se propone utilizar por primera vez un controlador adaptable combinado con control por linealización por retroalimentación y cálculo fraccionario. El control adaptable está orientado directamente a sistemas con parámetrosparcialmente desconocidos, mientras que el cálculo fraccionario aplicado a observadores y/o controladores está orientado a procesos que presentan ruido en mediciones, perturbaciones y variaciones paramétricas, donde se obtienen resultados más generales y satisfactorios. El objetivo del desarrollo de los esquemas de control y estimación enteros y/o fraccionarios en cultivos fed-batch de alta densidad de S. cerevisiaees aumentar la producción de biomasa y minimizar la formación de etanol, maximizando así la productividad del proceso fermentativo. La propuesta de tesis es un aporte importante al conocimiento en el área de control y observación, así como también en el área de procesos fermentativos, al incluir estrategias que hasta el momento no han sido exploradas ni desarrolladas.