Elaboración y validación de modelos matemáticos de un cultivo continuo para la producción de biomasa a través de la construcción de un prototipo de quimiostato y la adquisición de datos del proceso con el uso de micro-controladores

Abstract

El cultivo de microorganismos puede ser realizado por medio de diferentes técnicas que requiera la Unidad de estudio, el presente Proyecto de Grado pretende elaborar y validar modelos matemáticos para cultivar microorganismos de forma continua a través de un prototipo de Quimiostato (construido) que permita la obtención de datos del sistema haciendo uso de microcontroladores, utilizando a las especies de Lactobacillus Bulgaricus y Streptococcus Thermofilus como fuente generadora de microorganismos. Un Quimiostato es un biorreactor que proporciona un ambiente biológicamente activo y controlado que permite el crecimiento eficaz de las células y la formación de un producto; el medio ambiente adecuado, tiene niveles óptimos de parámetros específicos como: temperatura, pH, sustratos, sales y oxígeno disuelto; este proceso puede ser aerobio o anaerobio. Los microorganismos dentro del Quimiostato crecen a un ritmo constante en la medida en que los nutrientes son suministrados. Manipulando el flujo de nutrientes, es posible cambiar las tasas de crecimiento. Finalmente se llega a una tasa de crecimiento máximo, en el cual se considera un sistema estacionario. Dentro del Quimiostato se realizaron análisis del Sistema de Cultivo Batch, Sistema Cultivo Feed-Batch y Sistema de Cultivo Continuo, los cuales permitieron identificar los modelos matemáticos que se asemejan al comportamiento de los sistemas. El crecimiento de los microorganismos fue representado por diferentes fases: latencia, aceleración, exponencial, desaceleración, estacionaria y decadencia, determinadas por medio de la ecuación de Monod de acuerdo a las condiciones de la fase en la que se encuentre.