Regulación del crecimiento en bioprocesos con tasa de crecimiento aditiva e inhibición competitiva entre sustratos

Abstract

La necesidad de obtener nuevos productos, reducir los costos de los procesos fermentativos, reutilizar ciertas sustancias orgánicas que surgen como desechos industriales y buscar formas alternativas de tratar compuestos toxicos son algunas de las motivaciones para el desarrollo de los llamados procesos multi-sustrato. El concepto de proceso multi-sustrato se refiere a crecimiento microbiano en el que dos o mas nutrientes afectan notablemente la tasa de crecimiento. Esos nutrientes pueden cumplir la misma función en el metabolismo celular, por ejemplo fuentes de carbono, o diferentes funciones, como es el caso de una fuente de carbono, una de nitrógeno, etc. En el caso de los procesos semi-continuos debe definirse un perfil temporal adecuado para el flujo de alimentación ya que debe evitarse la sobre-alimentación del cultivo. Para esto, se han desarrollado propuestas que incluyen realimentación de variables fisicoquímicas, leyes precalculadas en base a un modelo, y leyes con realimentación de variables no medibles mediante el uso de observadores. En el caso de alimentarse dos nutrientes, estos suelen ser incorporados al medio de cultivo ya sea en una única solución o mediante flujos separados. Cuando se aplican flujos por separado, se encuentran estrategias que son adaptaciones de las utilizadas con un único sustrato limitante y también leyes de realimentación proporcionales a la biomasa total. En un trabajo previo, se estudio la posibilidad de incorporar, en una ley de alimentación proporcional a la cantidad de biomasa, una estimación de la tasa de crecimiento total en procesos con cinética aditiva. En el presente trabajo, se pretende evaluar esas leyes de alimentación en procesos donde existe un efecto de inhibición en la tasa de crecimiento debido a la posible competitividad entre los sustratos.