DETERMINAÇÃO DO PERFIL ÓTIMO DE TEMPERATURA PARA UM BIOPROCESSO EM BATELADA DE PRODUÇÃO DE PENICILINA REPRESENTADO POR UM MODELO MATEMÁTICO
Neste trabalho, aplicou-se o Princípio do Máximo de Pontryagin para resolver o problema de valor no contorno associado à otimização de um bioprocesso em batelada não isotérmico de produção de penicilina, o qual foi representado por um modelo matemático fenomenológico, compreendendo as dinâmicas de crescimento celular e formação de produto. Em uma primeira resolução do problema, devido aos parâmetros cinéticos serem dependentes da temperatura, a variável concentração celular exibiu um comportamento incoerente em relação ao pressuposto do modelo de crescimento logístico para a biomassa fúngica, apresentando uma fase de declínio no período final do bioprocesso. Esta inconsistência do modelo foi corrigida impondo-se uma fase estacionária à dinâmica de crescimento celular. Assim, foi possível determinar corretamente o perfil ótimo de temperatura que maximiza a concentração de penicilina ao final do bioprocesso.
DETERMINAÇÃO DO PERFIL ÓTIMO DE TEMPERATURA PARA UM BIOPROCESSO EM BATELADA DE PRODUÇÃO DE PENICILINA REPRESENTADO POR UM MODELO MATEMÁTICO
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DOI: 10.22533/at.ed.51520240320
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Palavras-chave: otimização, Princípio do Máximo de Pontryagin, modelo matemático, bioprocesso em batelada, produção de penicilina
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Keywords: optimization, Pontryagin’s Maximum Principle, mathematical model, batch bioprocess, penicillin production
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Abstract:
In this work, the Pontryagin’s Maximum Principle was applied to solve the boundary value problem associated with the optimization of a nonisothermal batch penicillin production bioprocess, which was represented by a phenomenological mathematical model, comprising both the cell growth and product formation dynamics. In a first resolution of the problem, due to the kinetic parameters being dependent on the temperature, the cell concentration variable exhibited an incoherent behavior regarding the model assumption of logistic growth for the fungal biomass, presenting a decline phase at the final period of the bioprocess. This model inconsistency was corrected by imposing a stationary phase on the cell growth dynamics. Thus, it was possible to correctly determine the optimal profile of temperature that maximizes the penicillin concentration at the end of the bioprocess.
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Número de páginas: 13
- Angel Gustavo Tolaba
- Samuel Conceição de Oliveira
