Algoritmo de Luus-Jaakola Aplicado a um Problema Inverso de Fermentação Batelada Alimentada

F.S. Lobato, V. Steffen Jr.

Abstract


O presente trabalho apresenta um estudo sobre a estimação de parâmetros cinéticos em processo de fermentação batelada alimentada usando o Método de Luus-Jaakola modificado. Nesta versão do algoritmo, são realizadas reduções individuais no espaço de busca para cada variável de projeto. Neste sentido, apresenta-se uma breve revisão sobre a técnica de otimização e, em seguida, o algoritmo é testado em um problema de fermentação batelada alimentada. Os resultados obtidos são comparados com a técnica de Evolução Diferencial e mostraram que a metodologia se configura como uma alternativa promissora para a proposta mencionada acima.

References


[1] S. Aiba, M. Shoda, M. Nagatani, Kinetics of product inhibition in alcohol fermentation, Biotechnology and Bioengineering, X (1968), 845-864.

M. Baltes, R. Schneider, C. Sturm, M. Reuss, Optimal experimental design for parameter estimation in unstructured growth models, Biotechnology Programming, 10 (1994), 480-491.

P.C.S. Borges, “Otimização Dinâmica da Fermentação Alcoólica no Processo em Batelada Alimentada”, Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, 2008.

L. Cazzador, V. Lubenova, Nonlinear estimation of specific growth rate for aerobic fermentation processes, Biotechnology Programming, 47 (1995), 626-634.

E.S. Chalhoub, H.F., Campos Velho, A.J. Silva-Neto, A comparison of the onedimensional radiative transfer problem solutions obtained with theMonte Carlo method and three variations of the discrete ordinates method, “Proceedings of 19th International Congress of Mechanical Engineering”, ABCM, Brasília, Brazil, 2007.

A.C.R. Coelho, H. Henderson, W.F. Sacco, R.P. Domingos, Comparasion of Luus-Jaakola algorithm and particle swarm optimization applied to a multimodal test function, “X Encontro de Modelagem Computacional”, Instituto Politécnico - UERJ, Nova Friburgo, Rio de Janeiro, 2007.

J. Hong, Optimal substrate feeding policy for a fed batch fermentation with substrate and product inhibition kinetics, Biotechnology and Bioengineering, XXVIII, (1986), 1421-1431.

J. Jezowski, R. Bochenek, G. Ziomek, Random search optimization approach for highly multi-modal nonlinear problems, Advances in Engineering Software, 36, (2005), 504-517.

D.C. Knupp, A.J. Silva-Neto, W.F. Sacco, Estimation of radiative properties with the Luus-Jaakola method, “X Encontro de Modelagem Computacional”, Instituto Politécnico - UERJ, Nova Friburgo, Rio de Janeiro, 2007.

F.S. Lobato, L.C. Oliveira-Lopes, V.V. Murata, Optimal feed policy for fedbath fermentation with events identification based on switching structures, “XXII IACChE (CIIQ)2006/VCAIQ”, 2006.

F.S. Lobato, A.J. Silva-Neto, V. Steffen Jr, Um estudo comparativo usando evolução diferencial e recozimento simulado aplicado a um problema inverso de transferência radiativa, “X Encontro de Modelagem Computacional”, Instituto Politécnico - UERJ, Nova Friburgo, Rio de Janeiro, 2007.

R. Luus, Use of Luus-Jaakola optimization procedure for singular optimal control problems, Nonlinear Analysis, 47, (2001), 5647-5658.

R. Luus, D. Hennessy, Optimization of fed-batch reactors by the Luus-Jaakola optimization procedure, Industrial Engineering Chemical Research, 38, (1999), 1948-1955.

R. Luus, T.H.I. Jaakola, Optimization by direct search and systematic reduction of the size of search region, AIChE Journal, 19, (1973), 760-766.

J.M. Modak, H.C. Lim, Y.J. Tayeb, General characteristics of optimal feed rate profiles for various fed-batch fermentation processes, Biotechnology and Bioengineering, XXVIII, (1986), 1396-1407.

I. Poplewska, W. Piatkowski, D. Antos, Effect of temperature on competitive adsorption of the solute and the organic solvent in reversed-phase liquid chromatography, Journal of Chromatography, 1103 (2006), 284-295.

R.L. Salcedo, M.J. Gon¸calves, S. F. Azevedo, An improved random search algorithm for non-linear optimization, Computers and Chemical Engineering, 14 (1990), 1111-1126.

A.J. Silva-Neto, F.J.C.P. Soeiro, Estimation of the phase function of anisotropic scattering with a combination of gradient based and stochastic global optimization methods, “Proceedings of 5th World Congress on Computational Mechanics”, Vienna, Austria, July, 7-12, 2002.

R. Storn, K. Price, Differential evolution: a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces, International Computer Science Institute, 12 (1995), 1-16.

G.M. Tosetto, “Influência da Matéria-Prima no Comportamento Cinético de Levedura na Produção de Etanol”, Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, 2002.

F.S. Wang, T.L. Su, H.J. Jang, Hybrid differential evolution for problems ofkinetic parameter estimation and dynamic optimization of an ethanol fermentation process, Industry Engineering Chemical Research, 40 (2001), 2876-2885.




DOI: https://doi.org/10.5540/tema.2008.09.03.0417

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.



Trends in Computational and Applied Mathematics

A publication of the Brazilian Society of Applied and Computational Mathematics (SBMAC)

 

Indexed in:

                       

         

 

Desenvolvido por:

Logomarca da Lepidus Tecnologia