Optimização de estratégias de alimentação para identificação de parâmetros de um modelo de fermento de padeiro

Dissertação de mestrado em Engenharia Biológica
Esta tese teve como objectivos principais a elaboração e implementação de soluções para a planificação óptima de experiências de modo a resolver o problema da identificação na estimação de coeficientes de rendimento num modelo de fermento de padeiro. O objectivo final foi programar trajectórias de alimentação de substrato. As metodologias apresentadas para a identificação de coeficientes de rendimento envolvem medições completas do estado e visam a optimização da riqueza informativa da experiência, quantificada por índices relativos à matriz de informação de FISHER. Procurou projectar-se experiências que conduzissem a um máximo de informação através da programação do caudal de alimentação em glucose. O procedimento utilizado necessita de um conhecimento a priori dos coeficientes de rendimento e é independente das cinéticas de reacção. Foram, depois, realizadas experiências com o perfil de alimentação de glucose optimizado para determinação dos coeficientes de rendimento.
The main objectives of this thesis were the development and implementation of solutions to achieve an optimum experimental design in order to solve the problem of identification in the estimation of yield coefficients af a baker’s yeast model. The final objective has been to program substrate feeding profiles. The methodologies developed in order to identify yield coefficients involve complete state measurements and aim at the optimisation of the informative richness of the experiment, quantified by indexes related to the concept of FISHER’s information matrix. An effort has been made to design experiments that would lead to a maximum of information by programming the glucose feeding rate. The procedure needs a priori knowledge of the yield coefficient values and it is independent of the growth kinetics. Finally, experiments were performed with the optimised glucose feeding profile in order to determine the yield coefficients.
Cette thése a pour objectif l’élaboration et l’implémentation de solutions pour la planification optimale d’essais, pour résoudre le problème de l’identification dans l’éstimation de coefficients de rendement dans un modèle de levure de boulangerie. Le but es programmer trajectoires d’alimentation en substrat. Les méthodologies developpées pour l’identification des coefficients de rendement enveloppent la mesure de l’état complet et ont pour but d’optimiser la consistance informative de l’expérience, quantifiée par des indexes relatifs à la matrice de l’information de FISHER. La planification expérimentale est faite pour obtenir un maximum d’information à travers de la programmation du débit d’alimentation en glucose. Le procédé a besoin d’une connaissance a priori de coefficients de rendement et est idépendant des taux de croissance. Finalement, expériences sont realisées avec le profil d’alimentation de glucose optimisé pour déterminer les coefficients de rendement.
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PRAXIS XXI.