The development of an industrial-scale fed-batch fermentation simulation

产黄青霉 发酵 工艺工程 生物反应器 环境科学 批处理 过程模拟 生物过程 计算机科学 过程(计算) 模拟 化学 工程类 食品科学 生物化学 有机化学 化学工程 程序设计语言 操作系统
作者
Stephen Goldrick,Andrei Ştefan,David Lovett,Gary Montague,Barry Lennox
出处
期刊:Journal of Biotechnology [Elsevier]
卷期号:193: 70-82 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.jbiotec.2014.10.029
摘要

This paper describes a simulation of an industrial-scale fed-batch fermentation that can be used as a benchmark in process systems analysis and control studies. The simulation was developed using a mechanistic model and validated using historical data collected from an industrial-scale penicillin fermentation process. Each batch was carried out in a 100,000 L bioreactor that used an industrial strain of Penicillium chrysogenum. The manipulated variables recorded during each batch were used as inputs to the simulator and the predicted outputs were then compared with the on-line and off-line measurements recorded in the real process. The simulator adapted a previously published structured model to describe the penicillin fermentation and extended it to include the main environmental effects of dissolved oxygen, viscosity, temperature, pH and dissolved carbon dioxide. In addition the effects of nitrogen and phenylacetic acid concentrations on the biomass and penicillin production rates were also included. The simulated model predictions of all the on-line and off-line process measurements, including the off-gas analysis, were in good agreement with the batch records. The simulator and industrial process data are available to download at www.industrialpenicillinsimulation.com and can be used to evaluate, study and improve on the current control strategy implemented on this facility.
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