Dynamic modeling and optimal fed-batch feeding strategies for a two-phase partitioning bioreactor
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Notice bibliographique
Résumé
A dynamic model for the degradation of phenol in a two-phase partitioning bioreactor has been developed based on mechanistic balances around the bioreactor. The key process characteristics including substrate transfer between the organic and aqueous phases, substrate inhibition, oxygen limitation, and cell entrainment were incorporated into the model. The model predictions were validated against existing experimental data obtained for a 2-L bioreactor, and good correlation was observed for the time frames of the simulations, as well as for trends in cell and substrate concentrations. Optimal fed-batch, phenol feeding strategies were then developed based on two approaches: (1) maximization of phenol consumption in a fixed time interval and (2) consumption of a fixed amount of phenol in minimal time. The optimal feeding policies, determined using the Iterative Dynamic Programming algorithm, provided substantial improvements in the amount of phenol consumed when compared to a typical experimental heuristic approach. For example, 45.73 g of phenol was predicted to be consumed in 50 h (not including lag phase) using the optimal feeding profile compared to 10.26 g of phenol consumed in the simulated experimental approach. Oxygen limitation was predicted to be a recurring operational challenge in the partitioning bioreactor, and had a strong impact on the optimization results.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle