Modeling of a simultaneous saccharification and fermentation process for ethanol production from lignocellulosic wastes by kluyveromyces marxianus

RESUMEN: En este trabajo se presenta el modelado de las principales dinámicas de un proceso de Sacarificación y Fermentación Simultaneas (SFS) utilizando residuos lignocelulósicos como sustrato. Experimentos de SSF llevados a cabo con la levadura Kluyveromyces marxianus como inóculo y desechos de pa...

Full description

Autores:
Vásquez Bustamante, Juan Esteban
Quintero Diaz, Juan Carlos
Ochoa Cáceres, Silvia Mercedes
Tipo de recurso:
Article of investigation
Fecha de publicación:
2014
Institución:
Universidad de Antioquia
Repositorio:
Repositorio UdeA
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/7910
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10495/7910
Palabra clave:
Bioenergía
Bioetanol
Biotecnología
Escalado de procesos
Fermentación de lignocelulosa
Modelación Industrial
Modelado
Sacarificación
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description RESUMEN: En este trabajo se presenta el modelado de las principales dinámicas de un proceso de Sacarificación y Fermentación Simultaneas (SFS) utilizando residuos lignocelulósicos como sustrato. Experimentos de SSF llevados a cabo con la levadura Kluyveromyces marxianus como inóculo y desechos de palma de aceite como sustrato se realizaron para obtener datos de concentración de glucosa y etanol que permitieran identificar parámetros y validar el modelo. El modelo resultante predice el comportamiento general de las concentraciones de glucosa y etanol. Gracias a un análisis de sensibilidad, se definen los parámetros que más afectan el modelo, con el fin de flexibilizar el modelo para que pueda ser optimizado en casos particulares con pocos requerimientos computacionales. Esta estrategia de reoptimización muestra mejorar de manera importante la capacidad del modelo para predecir las dinámicas del proceso SSF.
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Gracias a un análisis de sensibilidad, se definen los parámetros que más afectan el modelo, con el fin de flexibilizar el modelo para que pueda ser optimizado en casos particulares con pocos requerimientos computacionales. Esta estrategia de reoptimización muestra mejorar de manera importante la capacidad del modelo para predecir las dinámicas del proceso SSF.ABSTARCT: This paper presents the modeling of the main dynamics of a Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) process using lignocellulosic wastes as substrate. SSF experiments were carried out using the yeast Kluyveromyces marxianus as the inoculum and oil palm wastes as the substrate, in order to obtain glucose and ethanol concentration data. The experimental data were used for the parameter identification and model validation. The resulting model predictsthe dynamic behavior of glucose and ethanol concentrations very closely. Performing a sensitivity analysis, parameters which have a higher effect in the modelpredictions are recognized, so the model can be re-optimized in particular cases with low computational requirements. The re-optimization strategy improves the model capacity to predict the dynamics of the SSF process.8application/pdfengUniversidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, Centro de PublicacionesBioprocesosBiotecnologíaSimulación, Diseño, Control y Optimización de Procesos (SIDCOP)Medellín, Colombiainfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1https://purl.org/redcol/resource_type/ARTArtículo de investigaciónhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a86Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiainfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/BioenergíaBioetanolBiotecnologíaEscalado de procesosFermentación de lignocelulosaModelación IndustrialModeladoSacarificaciónModeling of a simultaneous saccharification and fermentation process for ethanol production from lignocellulosic wastes by kluyveromyces marxianusModelado de un proceso de sacarificación y fermentación simultanea para la producción de etanol a partir de residuos lignocelulósico utilizando kluyveromyces marxianusDynaDYNA10711581185ORIGINALOchoa_Silvia_2014_SacarificaciónFermentación.pdfOchoa_Silvia_2014_SacarificaciónFermentación.pdfArtículo de investigaciónapplication/pdf796152http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/7910/1/Ochoa_Silvia_2014_Sacarificaci%c3%b3nFermentaci%c3%b3n.pdf712cb54854797b68657c548b7e706b2fMD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/7910/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/7910/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/7910/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/7910/5/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5510495/7910oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/79102022-04-06 18:56:19.833Repositorio Institucional Universidad de Antioquiaandres.perez@udea.edu.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