Modelo macro cinético de la producción de conidios en fermentación sumergida por lotes a partir de Penicillium pinophilum

Abstract

En el presente trabajo se desarrolló un modelo matemático, el cual reproduce el comportamiento de la cepa Penicillium pinophilum HC1 en el proceso de producción de conidios, generación de biomasa, consumo de fuente de carbono y nitrógeno Para generar el modelo, se analizaron los efectos de limitación por fuente de carbono y nitrógeno a escala laboratorio y piloto. Estos ensayos permitieron evidenciar, que la limitación por carbono es el principal inductor de la producción de conidios de Penicillium pinophilum HC1 en cultivo sumergido en operación por lote. En el desarrollo del modelo inicialmente se evaluaron siete modelos no estructurados no segregados para la tasa de crecimiento, utilizando como estrategia de cálculo la evaluación simultanea de los perfiles de crecimiento experimentales; este método no permitió simular el proceso, debido a la complejidad del sistema. Teniendo en cuenta lo anterior, se desarrolló el modelo por análisis de fenómenos biológicos presentes en el sistema, es decir, limitación de carbono y nitrógeno para generación de biomasa y conidios, y consumo de sustratos. Por último se adiciono al modelo la ruta metabólica asociada a la producción de biomasa, ya que dentro de los ensayos experimentales se encontró que la biomasa tiene un efecto limitante en la producción de conidios. Se recomienda para mejorar la predicción del proceso evaluar la influencia de diversos factores, como aireación, temperatura y pH, puesto que estos permanecieron constantes durante esta evaluación

Abstract: In the present work, a mathematical model was developed, which reproduces the behavior of the Penicillium pinophilum HC1 strain in the process of conidial production, biomass generation, consumption of carbon and nitrogen source To generate the model, the effects of limitation by carbon and nitrogen source at laboratory and pilot scale were analyzed. These tests showed that carbon limitation is the main inducer of the production of conidia of Penicillium pinophilum HC1 in submerged culture in operation by lot. In the development of the model, initially, seven non-segregated unstructured models were evaluated for the growth rate, using as a calculation strategy the simultaneous evaluation of the experimental growth profiles; this method did not allow to simulate the process, due to the complexity of the system. Taking into account the above, the model was developed by analyzing biological phenomena present in the system, that is, carbon and nitrogen limitation for generation of biomass and conidia, and consumption of substrates. Finally, the metabolic path associated with the production of biomass was added to the model, since within the experimental tests it was found that the biomass has a limiting effect on the production of conidia. It is recommended to improve the prediction process evaluate the influence of various factors such as aeration, temperature and pH, since these remained constant during this evaluation