La necesidad de una comprensión cualitativa de la fermentación de estado sólido
Más allá de traer los principios fundamentales en conjunto, el blog tiene como objetivo proporcionar una guía, basada en los conocimientos actuales, sobre la mejor manera de diseñar y operar los diversos tipos diferentes de biorreactores SSF. Con suerte, lograremos estimular aún más la investigación en el área de la actuación de los biorreactores SSF.
El argumento principal de este blog es que tenemos que aplicar un «enfoque de la ingeniería bioquímica» para el problema de diseñar y optimizar la operación. Por un «enfoque de la ingeniería bioquímica», nos referimos a:
La caracterización cuantitativa de los fenómenos clave responsables de controlar el rendimiento del fermentador;
La descripción matemática de estos fenómenos dentro de los modelos destinados a guiar el diseño y operación del equipo;
La realización de esta caracterización y descripción a un nivel apropiado de complejidad, con el nivel adecuado en función del equilibrio entre la utilidad de las herramientas matemáticas para mejorar el rendimiento del proceso y la dificultad matemática y experimental en la obtención del modelo de funcionamiento.
En esencia, estamos diciendo que es necesario desarrollar modelos matemáticos de los fenómenos importantes, y utilizarlos como herramientas dentro de los programas experimentales para el desarrollo de los fermentadores.
Si lo hacemos, de hecho, lograr nuestro objetivo de estimular el desarrollo de la tecnología SSF, podemos prever en un tiempo futuro en el que, en el desarrollo de cualquier producto de fermentación microbiana particular, tanto SSF y SLF se tendrán en cuenta, y los más prometedores de la dos serán seleccionados. La SSF no será simplemente ignorada debido a la falta de «know-how», como es actualmente el caso en muchas partes del mundo, especialmente aquellos que no tienen alimentos fermentados tradicionales que se producen utilizando SSF.
Como se ha argumentado en el otras ocasiones, los modelos matemáticos de operación de biorreactores serán herramientas importantes en el desarrollo de procesos de fermentación en estado sólido (SSF). Estos modelos matemáticos deben describir cuantitativamente los diversos fenómenos dentro del proceso que potencialmente pueden limitar el rendimiento del dispositivo. Uno de los pasos clave en el modelado de los primeros es identificar lo que estos fenómenos son, y unirlos en una descripción cualitativa del sistema, a un nivel apropiado de detalle (una idea que será desarrollado próximos posts). En las siguientes entregas del blog proporcionaremos una base para esto mediante la descripción de los procesos SSF cualitativamente, desde varias perspectivas diferentes como:
Una visión general de los procesos de SSF.
La estructura física de los sistemas SSF.
Los fenómenos que ocurren en los procesos SSF, incluyendo los fenómenos que ocurren a nivel micro-escala (la escala de la partícula individual) y los fenómenos que ocurren en la macro-escala (la escala del biorreactor, mirando la cama sustrato en su conjunto). La intención será dejar en claro que el sistema es muy complejo, y por lo tanto será obvio que es sólo para los modelos matemáticos que podemos llegar a comprender el comportamiento del sistema complejo que se deriva de la combinación de micro-escala y macro-escala. Además, será evidente que diferentes fenómenos limitarán el rendimiento del proceso en diferentes momentos durante la fermentación, y que la importancia relativa de los diversos fenómenos dependerá de las características del organismo en particular, el sustrato, y el fermentador que se utilizan en un proceso particular. Esta comprensión puede sentar las bases para mejoras en el rendimiento del proceso.