Abstract:
En Ecuador los altos gastos de capital (Capital Expenditure CAPEX) limitan la adquisición de biorreactores automatizados extranjeros impulsando una manufactura empírica carente de parametrización fluidodinámica y cinética lo que compromete teóricamente el rendimiento celular Para resolver esta problemática esta investigación tiene como objetivo diseñar y modelar cinéticamente un biorreactor piloto de 100 L para la optimización de biomasa de Saccharomyces cerevisiae evaluando una arquitectura de control de accesible mediante simulación matemática in silico El diseño geométrico e hidrodinámico estableció una geometría con una relación de aspecto H/D = 2:1 bajo un régimen de lote alimentado (Fed-Batch) El principal desafío operativo del sistema el efecto Crabtree -entendido como el desbordamiento metabólico que desvía la energía hacia la producción de etanol en lugar de biomasa- se abordó mediante un lazo de control de retención de orden cero (ZOH) en un controlador lógico programable La simulación estimó una tasa de crecimiento específica crítica de μcrit = 0.18 h⁻¹ y proyectó una tasa operativa segura de μ = 0.12 h⁻¹ logrando la estabilización del sustrato residual en S = 0.066 g/L La verificación computacional confirma la viabilidad técnica del diseño local para mantener el bioproceso en un régimen estrictamente respiratorio reduciendo la inversión de capital
