The control of fed-batch fermentation processes—A survey

Johnson, A.

doi:10.1016/0005-1098(87)90026-4

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“…A survey on control of fed-batch fermentation processes until mid '80s can be found in Johnson (1987). Later than the period covered by this review, for example, Parulekar (1992) employed analytical optimisation, whereas Krothapally & Palanki (1999) presented an approach for end-point optimisation of batch processes by utilising neural networks, involving training of two neural networks; one to predict switching times and the other to predict the input profile in singular region.…”

Section: Subject To the Process Dynamicsmentioning

confidence: 99%

Optimisation of Operating Conditions in Fed-Batch Baker’s Yeast Fermentation

Atasoy¹,

Yüceer²,

Berber³

2013

Chemical and Process Engineering

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TurkeySaccharamyces cerevisia known as baker's yeast is a product used in various food industries. Worldwide economic competition makes it a necessity that industrial processes be operated in optimum conditions, thus maximisation of biomass in production of saccharamyces cerevisia in fedbatch reactors has gained importance. The facts that the dynamic fermentation model must be considered as a constraint in the optimisation problem, and dynamics involved are complicated, make optimisation of fed-batch processes more difficult.In this work, the amount of biomass in the production of baker's yeast in fed-batch fermenters was intended to be maximised while minimising unwanted alcohol formation, by regulating substrate and air feed rates. This multiobjective problem has been tackled earlier only from the point of view of finding optimum substrate rate, but no account of air feed rate profiles has been provided. Control vector parameterisation approach was applied the original dynamic optimisation problem which was converted into a NLP problem. Then SQP was used for solving the dynamic optimisation problem. The results demonstrate that optimum substrate and air feeding profiles can be obtained by the proposed optimisation algorithm to achieve the two conflicting goals of maximising biomass and minimising alcohol formation.

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Section: Subject To the Process Dynamicsmentioning

confidence: 99%

Optimisation of Operating Conditions in Fed-Batch Baker’s Yeast Fermentation

Atasoy¹,

Yüceer²,

Berber³

2013

Chemical and Process Engineering

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“…To assess the current industrial practice, a brief summary of batch reactor operation is given [Terwiesch94,Bonvin98,Johnson87].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A feedback-based implementation scheme for batch process optimization

Visser

Srinivasan

Паланки

et al. 2000

Journal of Process Control

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“…A pesar de los recientes desarrollos en sensores de ion selectivo y enzimáticos, métodosópticos y por medida de la impedancia [Johnson, 1987], [Kammona et˜al., 1999] muchas de las variables de concentración en una fermentación de fase líquida no pueden medirse en línea con exactitud y confiabilidad. Por consiguiente, los análisis y ensayos de laboratorio son requeridos para soportar las acciones de control y supervisión de las fermentaciones.…”

Section: Motivaciónunclassified

“…Por ejemplo, considerando un modelo de fermentación de levadura, medir la fracción parcial del oxígeno y del dióxido de carbono junto con la medida del flujo de entrada de aire permiten determinar la tasa de consumo de oxígeno (OUR, oxygen uptake rate) y la tasa de producción de dióxido de carbono (CER, carbon dioxide evolution rate). Ambos parámetros, junto con la tasa de alimentación de glucosa (GFR, glucose feedrate), permiten estimar la tasa de producción de biomasa (BPR, biomass production rate), [Johnson, 1987]: BP R = 2,17 * OU R − 3,26 * CER + 6,52 * GF R…”

Section: Modelado De Biorreactoresunclassified

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Análisis y desarrollo de observador empleando LMI aplicado a bioprocesos

Nazaralá¹

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ResumenEl desarrollo de observadores para la estimación de variables y parámetros en un proceso biotecnológico es el tema central del presente trabajo. Se aborda así el desarrollo de un observador de estados que considera en su diseño las incertidumbres presentes en el modelado del sistema, definidas estas dentro de un politopo cuyos vértices son los límites de operación del sistema. Este desarrollo se presenta en dos vertientes. Una es la aplicación del concepto a un observador Luenberger clásico. Este desarrollo tiene como principal característica que la matriz de ganancia es obtenida empleando el procedimiento de desigualdades matriciales lineales (LMI). La otra aplicación emplea un observador híbrido, que se compone de un observador Luenberger, desarrollado bajo el esquema mencionado anteriormente, y un observador asintótico. La selección del observador más adecuado se realiza por medio de uníndice de funcionamiento que monitoriza la validez de los observadores utilizados. Además se desarrolla una extensión del observador híbrido para aplicarse a un esquema multifrecuencial, utilizando las medidas disponibles en línea y las realizadas fuera de línea y con retardo. Estas propuestas se comparan con un observador asintótico clásico y un filtro Kalman extendido, mostrándose los resultados de la misma bajo condiciones de simulación. ResumEl desenvolupament d'observadors per a l'estimació de variables i paràmetres en un procés biotecnològicés el tema central del present treball. S'aborda així el desenvolupament d'un observador d'estats que considera en el seu disseny les incerteses presents en el modelatge del sistema, definides estes dins d'un politop on els vèrtexs són els límits d'operació del sistema. Aquest desenvolupament es presenta en dos vessants. Unaés l'aplicació del concepte a un observador Luenberger clàssic, que té com a principal característica que la matriu de guanyés determinat emprant el procediment de desigualtats matricials lineals (LMI). L'altra aplicacióés un observador híbrid, que es compon d'un observador Luenberger, desenvolupat davall l'esquema mencionat anteriorment, i un observador asimptòtic, que per mitjà d'un paràmetre que depèn del model fa que l'observador trie entre un o altre tipus. A més, es desenvolupa una extensió de l'observador híbrid per a aplicarse a un esquema multifreqüencial, el quin es definix per mitjà de les mesures disponibles en línia i les mesures realitzades fora de línia i amb retard. Estes propostes es comparen amb un observador asimptòtic clàssic i un filtre de Kalman estès, mostrant-se els resultats de la mateixa baix condicions de simulació. AbstractThe development of the estimation observers of variables or parameters in a biotechnological process is the main topic in the present work. It talks about the development of a state observer that considers in its design the uncertainty of the model in the system, which are defined inside of the bidimensional polygon or tridimensional polyhedral sides that limit the operation of this system. This development shows...

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The control of fed-batch fermentation processes—A survey

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Optimisation of Operating Conditions in Fed-Batch Baker’s Yeast Fermentation

Optimisation of Operating Conditions in Fed-Batch Baker’s Yeast Fermentation

A feedback-based implementation scheme for batch process optimization

Análisis y desarrollo de observador empleando LMI aplicado a bioprocesos

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