Modelado, simulación y puesta en marcha virtual de la automatización de un biorreactor

Abstract

El cultivo de microorganismos en biorreactores es un tema que cada vez se está desarrollando más con muchas aplicaciones biotecnológicas ya que según los procesos que se desarrollen en el biorreactor se pueden obtener productos específicos a través de la fermentación, o hacer crecer eficientemente una población bacteriana, que es el caso de trabajo de memoria donde se considera principalmente el cultivo de la bacteria bacillus subtilis para agregarla al agua de riego en campos agrícolas. El trabajo presentado en este documento parte por la recopilación de información acerca de modelos matemáticos con los que se pueda representar el proceso de cultivo y crecimiento de la población bacteriana incluyendo algunos factores ambientales que pueden llegar a influir. Teniendo esta base de información, se construye una simulación de un sistema de biorreactor en el software LabVIEW con una Interfaz Hombre-Máquina (HMI) que ´ permita al usuario configurar diversos aspectos de la simulación, tanto como las cantidades iniciales de inoculo de bacteria y concentración de sustrato, como parámetros del crecimiento del microorganismo y parámetros de condiciones ambientales de temperatura y oxıgeno. Finalmente, conectando la simulación en LabVIEW con el software CodeSys mediante OPC, se automatiza por método GRAFCET el proceso de cultivo de la bacteria, ya que una vez se detecta la etapa óptima para cosechar, se extrae el contenido del biorreactor y se vuelve a rellenar para iniciar otro lote de cultivo. Los resultados de la simulación para una configuración especıfica muestran ser similares con la data experimental tanto en cantidad de biomasa producida como en tiempo de cultivo, por lo tanto, la automatización diseñada para la simulación puede ser aplicable a un cultivo real en un biorreactor si se dispone de la instrumentación considerada en la simulación