MODELADO DE PROCESOS EN BIOREACTORES

PEDROZO, HECTOR ALEJANDRO; MARIO ROBERTO ROSENBERGER; SCHVEZOV, C. E.

Posadas

Jornada; II Jornadas del Departamento de Matemática 2014; 2014

Departamento de Matemática de la Fceqyn

Los biorreactores son usados para producir una gran cantidad de sustancias como ser: fármacos, alimentos y bebidas. El modelado de un biorreactor sigue un proceso similar al aplicado para modelar un reactor químico.Los balances de materia se aplican a los dos componentes principales, labiomasa y el substrato. La biomasa son células que consumen el substrato. Por ejemplo: en el tratamiento de aguas residuales la biomasa son bacterias que consumen los productos químicos transportados en el agua residual. Otro ejemplo es la fermentación, donde una cepa de levaduras consume azúcar (subtrato) para producir alcohol.Para relacionar ambos componentes se plantean las velocidades decrecimiento de la población en función de la cantidad y concentración de alimento. Estas relaciones conforman las ecuaciones constitutivas del modelo. El modelo considera la variación de ambos componentes en función del tiempo. Analizando el comportamiento en el tiempo se puede identificar las diferentes condiciones de operación del reactor, por ejemplo donde se produzca más cantidad de una sustancia o que se degrade una sustancia especifica. El modelo se plantea a través de las ecuaciones de balance de masa y energía, se identifican las variables de proceso que se desean estudiar y la variable de salida que interesa observar. Las ecuaciones diferenciales son linealizadas y aproximadas de esa manera se estudia su estabilidad y comportamiento dinámico.Se muestra el desarrollo completo del análisis del proceso enfocándose en la posibilidad de hacer diferentes estudios para obtener las condiciones óptimas de operación.