I Congreso de Postgrado fcfm: ingeniería, ciencias e innovación

143 Santiago, 10 al 12 de agosto, 2022 MEJORAMIENTO DE LA PRODUCCIÓN DE CULTIVOS DE ALTA DENSIDAD EN BIORRE- ACTORES MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE OBSERVADORES Y CONTROLADORES DE ORDEN ENTERO Y FRACCIONARIO Lisbel Bárzaga Martell 1 *, Manuel A. Duarte Mermoud 1 , 2 ¹Departamentode Ingeni ríaEléctrica, Univ rsidaddeChile, Av. T pper2007, Casilla412-3, Santiago, Chile. ²Facultadde IngenieríayArquitectura, UniversidadCentral deChile, Av. Santa Isabel 1186, Santiago, Chile. *Email: lisbel.barzaga@ug.uchile.cl RESUMEN La tesis doctoral contribuyó al conocimiento de sistemas adaptables y sus aplicaciones en el área de procesos fer- mentativos de alta densidad, al incluir estrategias que hasta el momento no han sido exploradas ni desarrolladas. Los diseños propuestos son herramientas atractivas que pueden ser aplicadas en una amplia gama de sistemas fermentativos de alta densidad. Se implementaron diferentes combinaciones de esquemas que involucran obser- vadores y controladores de orden entero y/o fraccionario basados en un modelo fenomenológico de un cultivo fed- batch de alta densidad de S. cerevisiae modificada genéticamente para producir carotenoides de gran importancia comercial. La producción de carotenoides como el β-caroteno y la β-ionona tienen una gran importancia a nivel comercial, dado su amplio uso en la industria cosmética, de alimentos y salud. Para la síntesis de estos compuestos a nivel industrial se utiliza la levadura S. cerevisiae modificada genéticamente, cuyo proceso de cultivo presenta un me- tabolismo overf low. Para mantener el sistema bajo un perfil óptimo, se aplicó un novedoso controlador adaptable combinado con un controlador de linealización por retroalimentación y cálculo fraccionario para el control de la velocidad específica de crecimiento (μ). Además, se propusieron novedosos observadores adaptables para la estimación de las variables no accesibles. Un primer observador (Observador híbrido Kalman-Asintótico) estimó las concentraciones de biomasa, etanol y velocidad de crecimiento específica, a partir de las mediciones disponibles de O 2 , CO 2 y concentración de sustrato. El segundo observador (Observador asintótico fraccionario) empleó derivadas de orden fraccionario para estimar las velocidades de crecimiento de las reacciones química a partir de la medición de biomasa. Los resultados se compararon con controladores clásicos aplicados a procesos de fermentación similares, val- idando la tesis de doctorado que mostró mejores resultados. Con estos resultados se publicaron dos artículos científicos a revistas indexadas WOS, Q1-Q2. REFERENCIAS [1] L. Bárzaga-Martell, M. Duarte-Mermoud, F. Ibañez, B. Gamboa, P. A. Saa and J.R. Pérez-Correa (2021). A robust hybrid observer for monitoring high-cell density cultures exhibiting overf low metabolism. Journal of Process Control, 104, 112-125. [2] F. Ibañez, P. A. Saa, L. Bárzaga-Martell, M. Duarte-Mermoud, D. Coutinho, M. Fernández, E. Agosin and J.R. Pérez-Correa (2021). Assessment by simulation of heuristic and model based strategies to control fed batch bio- reactors at high densities cultivation’. Computers and Chemical Engineering, 155. 13 MOD E L AM I E N TO MAT EMÁT I CO