Modeling of bioreactors using artificial intelligence techniques

 

Entre los días 4 y 7 de abril tendremos stand en Fruit Logistic Berlin, la feria más importante del mundo de los productos frescos. El stand estará atendido por TECNOCE, y la novedad principal es exponer las últimas investigaciones de la empresa sobre como la inteligencia artificial puede ser utilizada para acelerar los procesos biológicos que tienen lugar en los bioreactores.

TECNOCE extendió sus acciones de prototipaje hacia los bioreactores en el año 2.018 y desde entonces venimos trabajando en las tecnicas de modelización de estos procesos, en el diseño y fabricación de bioreactores, y en el estudio de las variables físicas y químicas que aceleran o inhiben estos procesos. Estos estudios confluyeron con otra línea de investigación que iniciamos en 2.016 y es la modelización de procesos energéticos mediante el cálculo en tiempo real de sus interacciones energéticas e hidráulicas. Actualmente trabajamos en investigar como la inteligencia artificial puede utilizarse para acelerar los procesos en los bioreactores. Tras más de cuatro años de investigación, y apoyando a grupos de investigación que usan los bioreactores en sus trabajos, expondremos en Berlín los últimos avances de esta línea de investigación.

¿Qué es la modelización de un bioreactor?

Un bioreactor es simplemente un recipiente o un sistema en el que se mantiene un ambiente biológicamente activo y  tiene innumerables aplicaciones prácticas. Pero para conseguir que prosperen microorganismos o sistemas biológicamente activos es necesario conseguir mantener las condiciones ambientales óptimas para el organismo (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etc). Los procesos desarrollados durante años en nuestra planta experimental eran esencialmente los mismos que los que se requieren en los bioreactores. En consecuencia, comenzamos a investigar con más detalle como nuestra expecialización en procesos podía aplicarse para poder modelizar los procesos que tienen lugar en los bioreactores.

Mantenimiento de un ambiente biológicamente activo

 Para poder mantener un ambiente biológicamente activo trabaja sobre las condiciones en el interior del bioreactor actuando sobre las siguientes variables:

1. Aumentando la temperatura aportando energía térmica.
2. Enfriando el bioreactor.
3. Haciendo circular el fluido en su interior.
4. Aportando oxígeno disuelto al interior.
5. Agitando el fluido.
6. Aportando agentes químicos para conseguir la cantidad de ácidos o sales precisas.
   

Monitorización de variables del proceso

 En primer lugar analizamos cómo se monitorizan las variables del proceso determinando que es necesario supervisar variables físicas simples, también químicas y llevar a cabo análisis del laboratorio que nos ayuden a determinar el éxito del proceso que estamos fermentando.