Paso 7: Utilizar el modelo que hemos desarrollado

Para finalizar con la serie de pasos que hemos estado abordando llegamos al último paso para poder pasar a otros temas.

El uso que se hace del modelo dependerá, por supuesto, en gran medida de la motivación original del trabajo de modelado. Por ejemplo, el modelo puede ser utilizado para explorar:

Cómo funcionará el mismo biorreactor en condiciones operativas distintas de aquellas para las que se recolectaron resultados experimentales;

Cómo una geometría de biorreactor diferente afecta el rendimiento;

Cómo el tamaño del fermentador afecta el rendimiento. Por supuesto, no hay garantía de que el modelo funcione bien para una situación distinta de aquella para la que fue validada. Las predicciones del modelo sobre cómo se puede mejorar el rendimiento deben comprobarse experimentalmente. Sin embargo, claramente un programa experimental guiado por el uso de un modelo matemático tiene una buena oportunidad de optimizar el rendimiento más rápidamente que un programa puramente experimental. Las desviaciones del rendimiento de las predicciones conducirán a trabajar para mejorar cualquiera o ambas de la estructura del modelo (las ecuaciones) y los valores de los parámetros. Es decir, puede ser necesario volver a los Pasos 3 y 4. Tales revisiones llevan a refinamientos continuos del modelo ya una mayor comprensión sobre cómo interactúan los diversos fenómenos para controlar el rendimiento del sistema.

¿A qué nivel de complejidad debemos aspirar en un modelo de biorreactor de SSF?

Ahora abordaremos parte de la primera pregunta planteada en el proceso de modelización: «¿Qué puedo esperar al modelar un biorreactor y qué esfuerzo estoy dispuesto a poner para lograrlo»? Específicamente, explora la cuestión de cómo las decisiones tomadas sobre qué fenómenos deberían ser descritos por el modelo afectarán la complejidad del modelo y la dificultad de su solución.

El sistema dentro de un biorreactor SSF es tan complejo que cualquier intento de describirlo en detalle dará lugar a un modelo altamente complejo que requerirá mucho trabajo experimental para determinar los parámetros y puede requerir tiempos de solución largos. Argumentamos que hay mucho que ganar con el uso de modelos de «resolución rápida» que reconocen la heterogeneidad dentro del lecho de sustrato en la macroescala, pero más allá de esto, tomar una visión relativamente simple del sistema. Esto no quiere decir que los modelos más avanzados de reactores biológicos no sean herramientas útiles, sino que necesitan varios años de desarrollo antes de que estén disponibles como paquetes de software fáciles de usar.

Es conveniente considerar la cuestión en dos partes. En primer lugar, ¿qué nivel de detalle se debe utilizar para describir la cinética de crecimiento en el sub-modelo cinético? En segundo lugar, ¿cuál es el nivel adecuado para describir el proceso de transporte en el sub-modelo balance / transporte? Las siguientes secciones exploran estas preguntas.

¿Qué nivel de detalle se debe utilizar para describir la cinética de crecimiento?

Una decisión crucial que debe hacerse es si tratar de describir la distribución espacial de los componentes del sistema en la microescala dentro de la parte cinética de un modelo de un sistema SSF. Las dos preguntas clave son: Las dos preguntas clave son:

1. ¿Se debe describir el crecimiento como dependiendo de qué factores?
2. ¿Se debe describir la distribución espacial de la biomasa en la microescala?