Otimização do Processo de Fermentação Batelada-Alimentada usando Evolução Diferencial e Otimização Robusta

Abstract

Resumo.A análise da sensibilidade das variáveis de projeto em sistemas de engenharia caracteriza uma linha de pesquisa de grande relevância nos dias atuais. A partir desta análisé e possível obter uma solução queé menos sensível a pequenas perturbações do vetor solução encontrado. Neste contexto, a presente contribuição tem por objetivo a determinação do perfilótimo de alimentação de substrato de um processo de fermentação batelada alimentada usando otimização robusta. Com os resultados obtidos pela resolução deste problema de controleótimo, foi possível concluir que a metodologia proposta configura-se como uma interessante estratégia para o tratamento deste tipo de sistema.Palavras-chave. Fermentação Batelada-Alimentada, Evolução Diferencial, Robustez, ControleÓtimo. IntroduçãoEm engenharia química, um dos problemas mais desafiadoresé a determinação do perfilótimo de alimentação de substrato em biorreatores. A dificuldade associada a este problema de controleótimo se deveà natureza complexa do metabolismo microbiano, a sua cinética altamente não-linear,às diferentes taxas de reação entre as espécies competitivas presentes no fenômeno físico, dentre outros fatores [5]. Além disso, este problema apresenta restrições de desigualdade e a variável de controle (vazão de alimentação de substrato) aparece na forma linear, o que caracteriza um problema deíndice diferencial flutuante, istoé, durante a integração deste sistema algébrico-diferencial, oíndiceé maior que a unidade, o que representa do ponto de vista numérico, uma grande dificuldade [1].