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Inferência de estado em biorreatores por meio de consórcio de redes neurais

Processo: 06/04446-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de novembro de 2006
Vigência (Término): 31 de outubro de 2007
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Roberto de Campos Giordano
Beneficiário:Daniel Seino Ferreira
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Processos bioquímicos   Bioprocessos   Reatores biológicos   Redes neurais (computação)

Resumo

Este projeto enfoca a aplicação de algoritmos de inteligência computacional visando à inferência de estado, em tempo real, de biorreator de bancada tipo tanque agitado e aerado. Uma arquitetura de softsensor (consórcio de redes MLP MultiLayer Perceptron) será implementada e validada, para dois processos fermentativos. O proponente já tem ampla experiência na automação desse tipo de processo, pois entre setembro de 2005 e agosto de 2006 foi bolsista de Iniciação Tecnológica e Industrial (CNPq Proc. 120247/2005-4), também sob orientação do Prof. Roberto C. Giordano. Nesse período, foi treinado na implementação de algoritmos de supervisão e controle, em ambiente LabView (National Instruments), e na integração desse sistema à instrumentação e aos elementos atuação (hardware) em dois reatores, no DEQ/UFSCar e no Instituto Butantan. Assim, seu treinamento para um projeto de maior envergadura, como o que aqui se propõe, já ocorreu nesse período. No âmbito desta Iniciação Científica serão desenvolvidas, implementadas e validadas as ferramentas computacionais necessárias para inferir concentrações celulares, de substrato e de produtos durante o cultivo de duas bactérias: Bacillus megaterium, para produzir a enzima penicilina G acilase (PGA), em colaboração com o Laboratório de Engenharia Enzimática do DEQ/UFSCar, coordenado pela Profa. Raquel Giordano; procs. 98/10860-5, 99/01326-8, 04/12482-0, 04/06984-3. E Streptococcus pneumoniae, sintetizando cápsulas de polissacarídeo usadas na fabricação de vacina pneumocócica humana (em cooperação com o Laboratório de Fermentações do Grupo de Biotecnologia do Instituto Butantan, coordenado pela Dra. Martha Tanizaki, procs. 98/10577, 03/10125-3). Para validação dos algoritmos propostos serão utilizados dados obtidos em novos cultivos, de ambos os microrganismos, realizados pelas equipes desses projetos. Tanto o Instituto Butantan como o DEQ/UFSCar dispõem de biorreatores com toda a instrumentação necessária, monitorados no ambiente LabView. Assim, esta Iniciação Científica se integra às atividades de dois projetos FAPESP: Inteligência computacional aplicada à monitoração e controle de biorreatores durante o cultivo de microrganismos selvagens e recombinantes para produção de penicilina G acilase, coordenado pelo orientador da IC, Prof. Roberto de Campos Giordano (Laboratório para Desenvolvimento e Automação de Bioprocessos, LaDABio, do Departamento de Engenharia Química da UFSCar, proc. 05/02044-9). E Escalonamento de bioprocessos para a produção de vacinas, projeto PRONEX-FAPESP (proc. 03/10125-3), coordenado pela Dra. Martha Tanizaki (Instituto Butantan), cuja equipe de pesquisadores inclui o Prof. Roberto Giordano.

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