Control difuso del oxígeno disuelto, pH y temperatura de un biorreactor columna de burbujas en la producción de biomasa de Candida utilis

Hubert Arteaga, Víctor Vásquez

Resumen


Se implementó un sistema de control automático por lógica difusa de oxígeno disuelto (OD),  pH y temperatura en un biorreactor columna de burbujas (BCB), para la producción de biomasa de  Candida utilis CECT 10704. Su desempeño se comparó con el control proporcional clásico. Para el control se diseñó, construyó y programó una tarjeta de adquisición de datos, utilizando el software Eagle 4.14 para el diseño y Microcode Studio Plus 3.0 para la programación. Se elaboró un programa en Visual Basic 6.0, que enlazó con MatLab 7.0 para el control difuso; utilizando la inferencia Mandani, funciones de membresia de entrada y salida trapezoidal y triangular; 4 reglas para el OD, 3 para el pH y 3 para la temperatura; con conector tipo and y para desdifusificar el método del centroide. La evaluación de la producción de biomasa se realizó mediante la determinación de peso seco y cinética de crecimiento con el modelo de Gompertz. El control difuso del OD, pH y temperatura, mostró superioridad al control proporcional; caracterizado por un control muy cercano al set point y una menor desviación estándar.  El control difuso del OD en 6 ppm, pH de 6 y 30°C, permitió tener el mayor peso seco de 7.65±0.02 g/L; así como el mayor crecimiento máximo de 1.51±0.2, la menor fase de adaptación de 0.27±0.01 h y la mayor velocidad específica de crecimiento de 0.7±0.01 h-1 de Candida utilis.

Texto completo:

PDF

Referencias


Alcalá, J. 2007. Sistemas Basados en Reglas Difusas. Módulo III del curso Controladores Lógicos. Departamento de Informática. Universidad de Jaen, España. (Diapositivas). Disponible en: http://wwwdi.ujaen.es/asignaturas/cl/teoria/transparencias/tema5_cl.pdf

Bekatorou, A.; Psarianos, C.; Koutinas, A. 2006. Production of foods grade yeast. Food. Technol. Biotechnol. 44 (3) 407- 415.

Babuska, R.; Oosterhoff, J.; Oudshoorn, A.; Bruijn, P. 2002. Fuzzy self-tuning PI control of pHin fermentation. Engineering Applications of Artificial Intelligence 15:3–15

CEPAL – UNICEF. 2006. Desnutrición Infantil en América Latina y el Caribe. Desafíos. Boletin de la infancia y adolescencia sobre el avance de los objetivos de desarrollo del Milenio. Número 2. Accesado 3.Julio.2011. Disponible en: http://www.eclac.org/dds/noticias/desafios/8/23948/Desafios_Nro2_esp.pdf

Chang, K.; Min, H. 2009. Industrial experience of process identification and set-point decision algorithm in a full-scale treatment plant. Journal of Environmental Management 90: 2823–2830.

Coelho, C.; Matos, R.; Cardoso, J. 2012. Dissolved oxygen control of the activated sludge wastewater treatment process using stable adaptive fuzzy control. Computers and Chemical Engineering (37)152– 162.

Cotero, J. 2003. Control de procesos. Control clásico, moderno e inteligente. México. Accesado. 11.Mayo.2010. Disponible en http://www.mde.iteso. mx/titulacion/estudio%20de%caso/ejemplos/marco%20teorico%20en%20progreso.pdf.

Exebio, J. 2003. Diagnóstico de la oferta y demanda del mercado de la Unión Europea, Asiático y Estadounidense de proteína unicelular. Tesis Ingeniero Agroindustrial. Universidad Nacional de Trujillo.

Ferreyra, A.; Fuentes, R. 2000 .Estudio Comparativo entre Control PID y Difuso. XV SOMI Congreso de Instrumentación, CON-4, Guadalajara, Jal. México.

Galluzo, M.; Ducato, R.; Bartolozzi, V.; Picciotto, A. 2001. Expert control of DO in the aerobic reactor of an activated sludge process. Computers and Chemical Engineering 25: 619–625.

Giraldo, V.; López, P. 2008. Producción de proteína unicelular a partir de desechos agroindustriales. Revista VirtualPro Noviembre. Colombia.

Gomes, J.; Menawat, A. 2000. Precise control of disolved oxygen in bioreactors-a model-based geometric algorithm. Chemical Engineering Science 55: 67-68.

Jacinto, J. 2005. Visual Basic 6.0 para ingenieros. Universidad Nacional de Piura. Perú

Menzl, S.; Stuhler, M.; Benz, R. 1995. A self adaptive computer-based pH Measurement and fuzzy-control system. War. Res. 30(4): 981-99.

Moreno, R.; Aros, P.; Ribet, J. 2006. Diseño de un controlador pid difuso aplicado en un horno rotatorio para producir carbón activado. Memoria INGELECTRA 2006, Congreso estudiantil de ingeniería eléctrica y electrónica. Universidad Austral de Chile.

Nakashima, S.; André, C.; Franco, B. 2000. Revisão: Aspectos básicos da microbiologia preditiva. Brazilian Journal of Food Technology 3: 41-51.

Puig, I. 2008. Concepto avanzados en seguridad: lógica difusa. RADWARE antivirus. Accesado 11.Mayo.2011. Disponible en: http://www.cesca.es/ promocio/congressos7radware/LogicaDifusaTecnica.pdf.

Ramírez, J.; Peña, A. 2000. Intercambiadores catión/protón en levaduras. Revista Latinoamericana de Microbiologia 42: 181-187.

Rocha, C.; Escorcia, J. 2010. Neutralización de los niveles de pH por medio de Lógica difusa. Eighth LACCEI Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology (LACCEI’2010) “Innovation and Development for the Americas”, June 1-4, 2010. Arequipa, Perú.

Rosma, A.; Ooi, K. 2006. Production of Candida utilis Biomass and Intracellular Protein Content: Effect of Agitation Speed and Aeration Rate. Malaysian Journal of Microbiology 2(2): 15-18.

Traore, A.; Grieu, S.; Puig, S.; Corominas, L.; Thiery, F.; Polit, M.; Colprim, J. 2005. Fuzzy control of dissolved oxygen in a sequencing batch reactor pilot plant. Chemical Engineering Journal 11113-19.

Uribe, L. 2007. Caracterización fisiológica de levaduras aisladas de la filosfera de mora. Trabajo de grado para obtener el título de Microbióloga Industrial. Pontificia Universidad Javeriana. Bogotá, Colombia.

Yao, H.; Tian, Y.; Tade, M.; Ang, H. 2001. Variations and modelling of oxygen demand in amino acid production. Chemical Engineering and Processing 40: 401–409.

Yong, M.; Yong-Zhen, P.; Xiao-lian, W.; Shu-ying, W. 2006. Intelligent control aeration and external carbon addition for improving nitrogen removal. Environmental Modelling & Software 21: 821-828.

Wang, Y. H.; Fang, X. L.; Li, Y. P.; Zhang, X. 2010. Effects of constant and shifting dissolved oxygen concentration on the growth and antibiotic activity of Xenorhabdus nematophila. Bioresource Technology 101(19): 7529-7536.


Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.


Licencia de Creative Commons
Scientia Agropecuaria by Universidad Nacional de Trujillo is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 3.0 Unported License.