Titulo:
Análisis de estabilidad de un sistema de fermentación acetona-butanol-etanol (ABE) a partir de glucosa empleando Clostridium acetobutylicum ATCC 824
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Sumario:
Se analiza la dinámica y estabilidad en la producción de butanol por fermentación en un biorreactor continuo. La respuesta dinámica del sistema se estudió eligiendo como criterio de evaluación la concentración de butanol, en un modelo cinético validado estadísticamente, que describe el comportamiento oscilatorio de cultivos continuos teniendo en cuenta la influenciadel pH, inhibición por productos y los parámetros influyentes en el sistema. Se tomaron como parámetros de bifurcación la dilución (D) y la concentración de sustrato de alimentación (Sf). Se empleó una rutina de cálculo en Matlab® y la herramienta Matcont® para generar diagramas de comportamiento dinámico, valores de estado estacionario y diagramas de bifurcación. Los resultados... Ver más
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2014-09-16
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Análisis de estabilidad de un sistema de fermentación acetona-butanol-etanol (ABE) a partir de glucosa empleando Clostridium acetobutylicum ATCC 824 Stability analysis of acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation by Clostridium acetobutylicum ATCC 824 with glucose feeding Se analiza la dinámica y estabilidad en la producción de butanol por fermentación en un biorreactor continuo. La respuesta dinámica del sistema se estudió eligiendo como criterio de evaluación la concentración de butanol, en un modelo cinético validado estadísticamente, que describe el comportamiento oscilatorio de cultivos continuos teniendo en cuenta la influenciadel pH, inhibición por productos y los parámetros influyentes en el sistema. Se tomaron como parámetros de bifurcación la dilución (D) y la concentración de sustrato de alimentación (Sf). Se empleó una rutina de cálculo en Matlab® y la herramienta Matcont® para generar diagramas de comportamiento dinámico, valores de estado estacionario y diagramas de bifurcación. Los resultados muestran que es conveniente operar a velocidades de dilución pequeñas (D<0,1[h^-1) y concentraciones de sustrato de alimentación(Sf) en un rango de 40 a 90 [g/L] para obtener las concentraciones más altas de butanol. Las implicaciones prácticas de los fenómenos descubiertos se analizancon el objetivo de aplicar una metodología adecuada para este tipo de estudios y para la puesta en marcha de este tipo de bioprocesos. In the present study we analyzed the dynamics and stability in production of butanol by fermentation on a continuous bioreactor. The dynamic response of the system is studied as an evaluation criterion selecting the concentration of butanol obtained and using a kinetic model statistically validated, which describe the continuous cultures oscillatory behavior taking into account the influence of pH, inhibition by products and influencing parameters in the system. The bifurcation parameters chosen were the dilution rate (D) and feed substrate concentration (Sf). We used a calculation routine developed in Matlab ® and MATCONT ® to generate diagrams for dynamic behavior, steady state values and bifurcation diagrams. The results show that it is convenient to operate at smaller dilution rates (D <0.1 [h ^ (-1)]) and feed substrate concentrations (Sf) in the range of 40 to 90 [g / L] for higher concentrations of butanol. The practical implications of the phenomena discovered are analyzed in order to apply an appropriate methodology for this type of study and the implementation of it in bioprocesses. Castellanos Suárez, Laura Johana Matallana Pérez, Luis Gerónimo López Giraldo, Luis Javier análisis estabilidad bifurcación butanol dinámica no lineal simulación Stability Analysis Bifurcation Butanol Nonlinear dynamics Dynamic simulation 4 1 Artículo de revista Journal article 2014-09-16T00:00:00Z 2014-09-16T00:00:00Z 2014-09-16 application/pdf Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano Revista Mutis 2256-1498 https://revistas.utadeo.edu.co/index.php/mutis/article/view/906 10.21789/22561498.906 https://doi.org/10.21789/22561498.906 spa https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ 15 23 https://revistas.utadeo.edu.co/index.php/mutis/article/download/906/942 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/redcol/resource_type/ARTREF info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
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Se analiza la dinámica y estabilidad en la producción de butanol por fermentación en un biorreactor continuo. La respuesta dinámica del sistema se estudió eligiendo como criterio de evaluación la concentración de butanol, en un modelo cinético validado estadísticamente, que describe el comportamiento oscilatorio de cultivos continuos teniendo en cuenta la influenciadel pH, inhibición por productos y los parámetros influyentes en el sistema. Se tomaron como parámetros de bifurcación la dilución (D) y la concentración de sustrato de alimentación (Sf). Se empleó una rutina de cálculo en Matlab® y la herramienta Matcont® para generar diagramas de comportamiento dinámico, valores de estado estacionario y diagramas de bifurcación. Los resultados muestran que es conveniente operar a velocidades de dilución pequeñas (D<0,1[h^-1) y concentraciones de sustrato de alimentación(Sf) en un rango de 40 a 90 [g/L] para obtener las concentraciones más altas de butanol. Las implicaciones prácticas de los fenómenos descubiertos se analizancon el objetivo de aplicar una metodología adecuada para este tipo de estudios y para la puesta en marcha de este tipo de bioprocesos.
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In the present study we analyzed the dynamics and stability in production of butanol by fermentation on a continuous bioreactor. The dynamic response of the system is studied as an evaluation criterion selecting the concentration of butanol obtained and using a kinetic model statistically validated, which describe the continuous cultures oscillatory behavior taking into account the influence of pH, inhibition by products and influencing parameters in the system. The bifurcation parameters chosen were the dilution rate (D) and feed substrate concentration (Sf). We used a calculation routine developed in Matlab ® and MATCONT ® to generate diagrams for dynamic behavior, steady state values and bifurcation diagrams. The results show that it is convenient to operate at smaller dilution rates (D <0.1 [h ^ (-1)]) and feed substrate concentrations (Sf) in the range of 40 to 90 [g / L] for higher concentrations of butanol. The practical implications of the phenomena discovered are analyzed in order to apply an appropriate methodology for this type of study and the implementation of it in bioprocesses.
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