Process Engineering of the Acetone-Ethanol-Butanol (ABE) Fermentation in a Linear and Feedback Loop Cascade of Continuous Stirred Tank Reactors: Experiments, Modeling and Optimization

نویسندگان

چکیده

The production of butanol, acetone and ethanol by Clostridium acetobutylicum is a biphasic fermentation process. In the first phase carbohydrate substrate metabolized to acetic butyric acid, in following second product spectrum shifted towards economically interesting solvents. Here we present cascade six continuous stirred tank reactors (CCSTR), which allows performing time dependent metabolic phases an acetone-butanol-ethanol (ABE) batch spatial domain. Experimental data steady states under four operating conditions—with variations pH bioreactor between 4.3 5.6 as well total dilution rate 0.042 h−1 0.092 h−1—were used optimize validate corresponding mathematical model. Beyond residence distribution representation substrate, biomass kinetics this model also includes differentiation cells states. Model simulations predict final concentration 8.2 g butanol L−1 productivity 0.75 CCSTR operated at pHbr1 D = h−1, while 31% are differentiated solventogenic state. Aiming enrichment solvent-producing cells, feedback loop was introduced into cascade, sending from later state process (bioreactor 4) back early stage 2). agreement with experimental observations, accurately predicted increase formation stages 2 3, resulting overall 0.76 for cascade. here presented validated will serve investigate further ABE strategies controlled switch.

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

a study on the design of bio-ethanol process from date wastes of sistan and baluchistan province

اتانول کاربردهای متنوعی در صنایع لاستیک سازی، رنگسازی، حلالها ومکمل سوخت خودرو دارد. اتانول برخلاف نفت از جمله مواد تجدیدپذیر محسوب می شود که مشکلات زیست محیطی و آلودگی نیز ایجاد نمی کند. استفاده از اتانول به عنوان مکمل سوختخودروها از جمله مهمترین مصارف صنعتی این ماده بشمار می رود. با توجه به این موضوع تحقیق و توسعه در زمینه تولید اتانول با درجه خلوص بالا در سطح جهان، و نه تنها در کشور های پیشر...

Kinetic Study of Acetone-Butanol-Ethanol Fermentation in Continuous Culture

Acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation by clostridia has shown promise for industrial-scale production of biobutanol. However, the continuous ABE fermentation suffers from low product yield, titer, and productivity. Systems analysis of the continuous ABE fermentation will offer insights into its metabolic pathway as well as into optimal fermentation design and operation. For the ABE ferment...

متن کامل

The cause of "acid-crash" and "acidogenic fermentations" during the batch acetone-butanol-ethanol (ABE-) fermentation process.

Experiments were performed to determine the cause of "acid crash", a phenomenon which occasionally occurs in pH-uncontrolled batch fermentations resulting in premature cessation of ABE (acetone butanol) production. The results indicate that "acid crash" occurs when the concentration of undissociated acids in the broth exceeds 57 - 60 mmol/l. Prevention can be achieved by introducing some limite...

متن کامل

existence and approximate $l^{p}$ and continuous solution of nonlinear integral equations of the hammerstein and volterra types

بسیاری از پدیده ها در جهان ما اساساً غیرخطی هستند، و توسط معادلات غیرخطی ‎‏بیان شد‎‎‏ه اند. از آنجا که ظهور کامپیوترهای رقمی با عملکرد بالا، حل مسایل خطی را آسان تر می کند. با این حال، به طور کلی به دست آوردن جوابهای دقیق از مسایل غیرخطی دشوار است. روش عددی، به طور کلی محاسبه پیچیده مسایل غیرخطی را اداره می کند. با این حال، دادن نقاط به یک منحنی و به دست آوردن منحنی کامل که اغلب پرهزینه و ...

15 صفحه اول

Continuous stirred tank reactors: easy to stabilise?

The objective of this work is to make use of methodologies and tools from nonlinear Lyapunov theory in the design of bounded control laws for the temperature stabilisation of Continuous Stirred Tank Reactors CSTRs with exothermic or endothermic reactions Simple output feed back control laws i e control laws that feed back only the available mea surements are designed It is shown that these cont...

متن کامل

ذخیره در منابع من


  با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ژورنال

عنوان ژورنال: Fuels

سال: 2021

ISSN: ['2673-3994']

DOI: https://doi.org/10.3390/fuels2020007