Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico

En esta tesis se presenta una propuesta para el modelado de bioprocesos utilizando modelos Semifísicos de Base Fenomenológica (MSBF). Para llegar a esta propuesta se realizó una revisión de literatura sobre las diferentes metodologías de modelado de procesos químicos y de bioprocesos existentes y la...

Full description

Autores:
Ortega Quintana, Fabián Alberto
Tipo de recurso:
Doctoral thesis
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Nacional de Colombia
Repositorio:
Universidad Nacional de Colombia
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unal.edu.co:unal/63092
Acceso en línea:
https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63092
http://bdigital.unal.edu.co/63099/
Palabra clave:
62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Bioproceso
Modelado
Célula
Modelo semifísico
Bioprocess
Cell
Modeling
Semiphysical model
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial 4.0 Internacional
id UNACIONAL2_e59fce8bca3eb9cd3181464b512724a8
oai_identifier_str oai:repositorio.unal.edu.co:unal/63092
network_acronym_str UNACIONAL2
network_name_str Universidad Nacional de Colombia
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
title Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
spellingShingle Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Bioproceso
Modelado
Célula
Modelo semifísico
Bioprocess
Cell
Modeling
Semiphysical model
title_short Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
title_full Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
title_fullStr Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
title_full_unstemmed Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
title_sort Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico
dc.creator.fl_str_mv Ortega Quintana, Fabián Alberto
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv Ortega Quintana, Fabián Alberto
dc.contributor.spa.fl_str_mv Álvarez Zapata, Hernán Darío
Botero Castro, Héctor Antonio
dc.subject.ddc.spa.fl_str_mv 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
topic 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Bioproceso
Modelado
Célula
Modelo semifísico
Bioprocess
Cell
Modeling
Semiphysical model
dc.subject.proposal.spa.fl_str_mv Bioproceso
Modelado
Célula
Modelo semifísico
Bioprocess
Cell
Modeling
Semiphysical model
description En esta tesis se presenta una propuesta para el modelado de bioprocesos utilizando modelos Semifísicos de Base Fenomenológica (MSBF). Para llegar a esta propuesta se realizó una revisión de literatura sobre las diferentes metodologías de modelado de procesos químicos y de bioprocesos existentes y las características que estos últimos presentan. Además, se explican las debilidades de estas metodologías cuando se aplican al modelado de bioprocesos. Se encuentra que el principal inconveniente de estas metodologías es que no consideran explícitamente la interacción existente entre el medioambiente y el material biológico, al menos de forma descriptiva desde la fenomenología. Posteriormente, se plantean funciones matemáticas para describir la relación entre el medioambiente y el metabolismo celular basada en los fenómenos de transporte de masa, calor y cantidad de movimiento y analogías de proceso. Como consecuencia de lo anterior se modifica la metodología de modelado de procesos propuesta por Alvarez et al. (2014), que se prueba modelando un bioproceso con la bacteria Escherichia coli utilizando las herramientas propuestas (funciones matemáticas y metodología de modelado). El modelo resultante se valida con datos experimentales obtenidos de Jahan et al. (2016). Se concluye que con los resultados de esta investigación se tienen nuevas herramientas matemáticas descriptivas de la interacción célula-medioambiente en los bioprocesos, lo cual ayudará a mejorar actividades como el escalado, el diseño, la optimización y el control automático de los mismos.
publishDate 2017
dc.date.issued.spa.fl_str_mv 2017
dc.date.accessioned.spa.fl_str_mv 2019-07-02T21:28:12Z
dc.date.available.spa.fl_str_mv 2019-07-02T21:28:12Z
dc.type.spa.fl_str_mv Trabajo de grado - Doctorado
dc.type.driver.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type.version.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.type.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.content.spa.fl_str_mv Text
dc.type.redcol.spa.fl_str_mv http://purl.org/redcol/resource_type/TD
format http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
status_str acceptedVersion
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63092
dc.identifier.eprints.spa.fl_str_mv http://bdigital.unal.edu.co/63099/
url https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63092
http://bdigital.unal.edu.co/63099/
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.relation.ispartof.spa.fl_str_mv Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín Facultad de Minas Escuela de Química y Petróleos Ingeniería Química
Ingeniería Química
dc.relation.references.spa.fl_str_mv Ortega Quintana, Fabián Alberto (2017) Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico. Doctorado thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.
dc.rights.spa.fl_str_mv Derechos reservados - Universidad Nacional de Colombia
dc.rights.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.license.spa.fl_str_mv Atribución-NoComercial 4.0 Internacional
dc.rights.uri.spa.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Atribución-NoComercial 4.0 Internacional
Derechos reservados - Universidad Nacional de Colombia
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv application/pdf
institution Universidad Nacional de Colombia
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/63092/1/78760552.2017.pdf
https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/63092/2/78760552.2017.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv ee5bca26609d89fa26f073397808e92f
9be85f50e41797bef49df957e2063beb
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombia
repository.mail.fl_str_mv repositorio_nal@unal.edu.co
_version_ 1812169033170026496
spelling Atribución-NoComercial 4.0 InternacionalDerechos reservados - Universidad Nacional de Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Álvarez Zapata, Hernán DaríoBotero Castro, Héctor AntonioOrtega Quintana, Fabián Alberto86e78b80-4cba-4aad-bf8e-e4cd4c82d01f3002019-07-02T21:28:12Z2019-07-02T21:28:12Z2017https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63092http://bdigital.unal.edu.co/63099/En esta tesis se presenta una propuesta para el modelado de bioprocesos utilizando modelos Semifísicos de Base Fenomenológica (MSBF). Para llegar a esta propuesta se realizó una revisión de literatura sobre las diferentes metodologías de modelado de procesos químicos y de bioprocesos existentes y las características que estos últimos presentan. Además, se explican las debilidades de estas metodologías cuando se aplican al modelado de bioprocesos. Se encuentra que el principal inconveniente de estas metodologías es que no consideran explícitamente la interacción existente entre el medioambiente y el material biológico, al menos de forma descriptiva desde la fenomenología. Posteriormente, se plantean funciones matemáticas para describir la relación entre el medioambiente y el metabolismo celular basada en los fenómenos de transporte de masa, calor y cantidad de movimiento y analogías de proceso. Como consecuencia de lo anterior se modifica la metodología de modelado de procesos propuesta por Alvarez et al. (2014), que se prueba modelando un bioproceso con la bacteria Escherichia coli utilizando las herramientas propuestas (funciones matemáticas y metodología de modelado). El modelo resultante se valida con datos experimentales obtenidos de Jahan et al. (2016). Se concluye que con los resultados de esta investigación se tienen nuevas herramientas matemáticas descriptivas de la interacción célula-medioambiente en los bioprocesos, lo cual ayudará a mejorar actividades como el escalado, el diseño, la optimización y el control automático de los mismos.Abstract: This thesis presents a proposal for bioprocesses modeling using Phenomenological Based Semiphysical Models (PBSM). To formulate this proposal, a literature review is realized about different existing methodologies for modeling of chemical processes and bioprocesses and their characteristic. In addition, the weaknesses of these methods when they are applied to bioprocess modeling are explained. The main obstacle of these methodologies is that they do not consider explicitly the interaction between the environment and the biological material, at least in a descriptive way from phenomenology. Later, mathematical functions are proposed for the relationship between the environment and cellular metabolism based on transport phenomena (mass, heat and momentum) and process analogies. As a result of the above, the methodology for the modeling of bioprocesses proposed by Alvarez et al. (2014) is modified. Finally, a bioprocess, using the Escherichia coli bacteria, is modelled through proposed tools (mathematical functions and modeling methodology) and the resulting model is validated with experimental data obtained from Jahan et al. (2016). It is concluded that with the results of this research new descriptive tools about that interaction in bioprocesses are available, which will help to improve engineering activities such as scaling, design, optimization and processes control.Doctoradoapplication/pdfspaUniversidad Nacional de Colombia Sede Medellín Facultad de Minas Escuela de Química y Petróleos Ingeniería QuímicaIngeniería QuímicaOrtega Quintana, Fabián Alberto (2017) Modelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológico. Doctorado thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.62 Ingeniería y operaciones afines / EngineeringBioprocesoModeladoCélulaModelo semifísicoBioprocessCellModelingSemiphysical modelModelado de bioprocesos: relaciones matemáticas entre el medioambiente y el material biológicoTrabajo de grado - Doctoradoinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TDORIGINAL78760552.2017.pdfTesis de Doctorado en Ingeniería - Sistemas Energéticosapplication/pdf3315427https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/63092/1/78760552.2017.pdfee5bca26609d89fa26f073397808e92fMD51THUMBNAIL78760552.2017.pdf.jpg78760552.2017.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5640https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/63092/2/78760552.2017.pdf.jpg9be85f50e41797bef49df957e2063bebMD52unal/63092oai:repositorio.unal.edu.co:unal/630922023-10-11 21:06:12.42Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiarepositorio_nal@unal.edu.co

Publicaciones similares