EL CONTROL DE BIOPROCESOS

El control de Bioprocesos está basado en el modelado matemático y la simulación

computacional. Además, las herramientas de la teoría de control permiten monitorear, controlar, optimizar, automatizar y detectar fallas en Bioprocesos, desde micro procesos hasta plantas

industriales. El control de bioprocesos se centra en la selección

y aplicación de tecnicas para satisfacer restricciones de seguridad (como la calidad del producto), regulacion ambiental (como las emiciones contaminantes), operación (como los

niveles de tanques, la potencia de bombas) y economia optima (como la variacion de los costos de materias primas y ernergia).

En la ultima decada, la aplicación de los procesos biotecnológicos a escala industrial ha crecido, ya que ofrece rentabilidad y calidad para la obtencion

de productos. Los problemas que se presentan son los mismos de cualquier industria de transformacion, y se busca la automatizacion de los procesos para asegurar el optimo desempèño

y productividad. Por lo tanto, son necesarios sistemas de monitoreo, supervision, control y seguimiento de los procesos a fin de mantener un funcionamiento adecuado o detectar fallas.

Aplicaciones de control en Bioprocesos

Algunas aplicaciones del control de procesos se encuentran en el area de medio ambiente, tecnologia de fermentaciones y salud.

El uso de lodos activos es el tratamiento biologico de mas amplia implantacion para la depuracuion de agua residuales. Para este bioproceso es

imprescindible la obtencion de informacion actualizada de los parametros basicos (como concentraciones, constantes cineticas). De la planta para lograr una operación eficiente para lo

cual se integran sensores en linea con el modelado del proceso y lastecnicas de identificacion y control.

Por otro lado, para procesos a partir de la fermentacion son muy sensibles a variaciones de temperatura, pH, concentracion de levaduras, etc.

Por lo que la deteccion temprana de problemas en

la fermentacion y la implementacion de acciones de control, ayuda a mantener u optimizar la

calidad del producto. En este sentido, existen diversos factores importantes a considerar en la optimización del

bioproceso: a) Variables que no pueden medirse en tiempo real por falta de sensores adecuados; b) condiciones extremas de operación, lo cual

repercute en sensores diseñados a resistir temperaturas altas, presión y diferentes pH, lo que implica costos elevados; c) algunas variables no pueden ser medidas en línea y necesitan pruebas

de laboratorio, en este rubro mucha de la tecnología aplicada a este tipo de bioprocesos es muy cara, por ejemplo: los equipos ópticos y sensores vía enzimática que no pueden medir con

fiabilidad variables como biomasa o metabolitos intracelulares en línea.

Estos factores se convierten en limitantes para el buen funcionamiento de biorreactores, por lo que es necesario l levar a cabo diversos análisis dinámicos de sistemas biológicos modelados de

forma propia, además de diseñar, analizar, validar e implementar estructuras de estimación y control que permitan el monitoreo en línea del bioproceso mediante la util ización de variables de fácil

adquisición (pH, O2, CO2,T, entre otras). Estos esquemas son conocidos como observadores de estado o estimadores (Virtual Software), los cuales

son desarrollados en paralelo a los esquemas de control incorporando una interface con el usuario en donde se verifica el estado del sistema en tiempo real; estas estrategias de operación,

monitoreo y control son tecnologías clave en este campo.

Bibliografia

- Lopez Perez, Rigel Analisis dinamico y control bioprocesos, Departamento de

Biotecnologia y Bioingenieria

- López Arena, Maria Teresa. Control de Bioprocesos, Universidad Auntonoma

Metropolitana, Mexico