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Keywords:

  • organic acids;
  • extractive fermentation;
  • computer simulation;
  • biocompatible solvents

Abstract

Basic characteristics of on-line extractive fermentation of organic acids were examined using a general model for the integrated process in order to illustrate the effects of various process parameters and operational modes on system performance. The strong pH dependence of both the fermentation kinetics and the extraction efficiency has been outlined and taken into account by inclusion of a model equation which predicts the pH profile. Simulation results using data from butyric acid fermentations show that our complete model system is adequate to evaluate different operational modes of the process, including simple batch fermentation, batch or fed-batch fermentation with extractive recycle, and continuous fermentation with extractive recycle. In the case where a second undesired acidic byproduct is also produced, our model predictions suggest that on-line extractive fermentation using a suitable solvent results in an effective gross separation of the two acids.

On a examiné les caractéristiques de base de la fermentation extractive continue d'acides organiques à l'aide d'un modèle général pour le procédé intégré afin de décrire les effets de divers paramètres de procédés et modes opérationnels sur la performance du système. La forte dépendance au pH de la cinétique de fermentation et du rendement de l'extraction est décrite puis prise en considération par l'inclusion d'une équation de modèle qui prédit le profil de pH. Les résultats de la simulation qui utilisent des données de fermentation de l'acide butyrique montrent que notre système de modèle complet convient pour évaluer les différents modes opérationnels du procédé, dont la fermentation discontinue simple, la fermentation discontinue ou à alimentation discontinue avec recyclage extractif et la fermentation continue avec recyclage extractif. Dans le cas où un deuxième produit acidique non désiré est également produit, nos prédictions de modèle suggèrent que la fermentation extractive continue utilisant un solvant adéquat permet une séparation brute efficace des deux acides.