Estimación de tasa de crecimiento en un proceso de producción de PHB

JAMILIS RICALDONI MARTÍN; GARELLI FABRICIO; DE BATTISTA HERNÁN

La Plata

Jornada; Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión- ITE - 2015 -Facultad de Ingeniería - UNLP; 2015

El presente trabajo se enfoca en la estimación de la tasa decrecimiento en una fermentación industrial tipo fed-batch para la producción del bioplástico Polyhydroxybutyrate (PHB). Dicha estimación es de importancia para el monitoreo del proceso y para el control por realimentación. Se utiliza el microorganismo Cupriavidus necator que puede producir PHB de manera no asociada al crecimiento. La fermentación consta de dos fases, en la primera (fase de crecimiento) se busca obtener la concentración máxima de microorganismos y en la segunda (fase de producción) se busca producir la mayor cantidad de PHB posible. Las cinéticas del microorganismo se consideran desconocidas y además hay incertidumbres en los parámetros y entradas del modelo. Durante las primeras horas de la fermentación la concentración de biomasa se puede medir on-line por densidad óptica (OD), pero al aumentar la densidad de células se llega a un punto donde la medición deja de ser válida. Se desarrolló un observador asintótico para estimar la tasa de crecimiento durante la primera fase del proceso en el caso en que no hay medición de biomasa. El observador se basa en las correcciones hechas por un lazo de control de pH que utiliza NH4OH para desacidificar el medio y a su vez es fuente de nitrógeno para el microorganismo. Además se desarrolló un observador exponencial basado en la medición de biomasa (OD) para estimar la tasa de crecimiento durante las primeras horas, e imponer las condiciones iniciales del observador asintótico. Por último se analiza la robustez de la estimación frente a incertidumbres en parámetros y entradas del modelo del proceso.