Modelado y simulación de biorreactores para estimar la concentración de microorganismos en procesos fermentativos usando el Simulink del MATLAB
2025
Tapia Molina, Juan Carlos | Mena Pástor, Paulina Gabriela | Tapia Borja, Alexandra Isabel
Spanish; Castilian. El modelado y simulación de biorreactores son fundamentales para optimizar los procesos, mejorando la calidad y eficiencia de productos biotecnológicos. El objetivo de la investigación fue modelar y simular un biorreactor continuo de mezclado perfecto (CSTR) en Simulink de Matlab para procesos fermentativos, considerando variables clave como velocidad específica de crecimiento, velocidad de dilución, concentración másica de microorganismos en la alimentación. El modelo matemático dinámico fue implementado utilizando el método de Laplace en Simulink, integrando ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento del sistema. La simulación incluyó la representación de cambios en la concentración de microorganismos mediante una entrada tipo escalón, alcanzando una concentración de 11.25 g/L después de 0.9 horas con respecto a la concentración real de 11 g/L. Esta simulación permitió evaluar la evolución de la concentración de microorganismos en función del tiempo y analizar el impacto de parámetros clave como la velocidad específica de crecimiento () y de muerte (), la velocidad de dilución (D), las concentraciones másicas de microorganismos en la alimentación () y en el flujo de salida (), el flujo volumétrico (F). Los resultados demostraron que la simulación modela el comportamiento de la concentración de los microorganismos, obteniendo un error relativo de 2.27%, lo que avala la confiabilidad del modelo para prever la evolución de las concentraciones a lo largo del tiempo.
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