Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes

Autores
Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio; Garelli, Fabricio; Mozumder, Md Salatul Islam; Castañeda, María Teresita; de Battista, Hernán
Año de publicación
2015
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
This paper addresses the estimation of the specific production rate of intracellular products and the modeling of the bioreactor volume dynamics in high cell density fed-batch reactors. In particular, a new model for the bioreactor volume is proposed, suitable to be used in high cell density cultures where large amounts of intracellular products are stored. Based on the proposed volume model, two forms of a high-order sliding mode observer are proposed. Each form corresponds to the cases with residual biomass concentration or volume measurement, respectively. The observers achieve finite time convergence and robustness to process uncertainties as the kinetic model is not required. Stability proofs for the proposed observer are given. The observer algorithm is assessed numerically and experimentally.
Fil: Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
Fil: Garelli, Fabricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
Fil: Mozumder, Md Salatul Islam. University of Ghent; Bélgica. Flemish Institute for Technological Research; Bélgica
Fil: Castañeda, María Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentina
Fil: de Battista, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
Materia
Estimation
High Cell Density
Observer
Sliding Mode
Volume Model
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/53402
Acceder
id CONICETDig_6d5ec17f83048f49577bfa746f223ee4
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/53402
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processesJamilis Ricaldoni, Martín IgnacioGarelli, FabricioMozumder, Md Salatul IslamCastañeda, María Teresitade Battista, HernánEstimationHigh Cell DensityObserverSliding ModeVolume Modelhttps://purl.org/becyt/ford/2.2https://purl.org/becyt/ford/2This paper addresses the estimation of the specific production rate of intracellular products and the modeling of the bioreactor volume dynamics in high cell density fed-batch reactors. In particular, a new model for the bioreactor volume is proposed, suitable to be used in high cell density cultures where large amounts of intracellular products are stored. Based on the proposed volume model, two forms of a high-order sliding mode observer are proposed. Each form corresponds to the cases with residual biomass concentration or volume measurement, respectively. The observers achieve finite time convergence and robustness to process uncertainties as the kinetic model is not required. Stability proofs for the proposed observer are given. The observer algorithm is assessed numerically and experimentally.Fil: Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Garelli, Fabricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Mozumder, Md Salatul Islam. University of Ghent; Bélgica. Flemish Institute for Technological Research; BélgicaFil: Castañeda, María Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: de Battista, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaSpringer2015-10info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/53402Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio; Garelli, Fabricio; Mozumder, Md Salatul Islam; Castañeda, María Teresita; de Battista, Hernán; Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes; Springer; Bioprocess and biosystems engineering; 38; 10; 10-2015; 1903-19141615-7605CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1007/s00449-015-1430-7info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00449-015-1430-7info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-10T13:21:27Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/53402instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-10 13:21:27.46CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
title Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
spellingShingle Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio
Estimation
High Cell Density
Observer
Sliding Mode
Volume Model
title_short Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
title_full Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
title_fullStr Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
title_full_unstemmed Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
title_sort Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes
dc.creator.none.fl_str_mv Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio
Garelli, Fabricio
Mozumder, Md Salatul Islam
Castañeda, María Teresita
de Battista, Hernán
author Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio
author_facet Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio
Garelli, Fabricio
Mozumder, Md Salatul Islam
Castañeda, María Teresita
de Battista, Hernán
author_role author
author2 Garelli, Fabricio
Mozumder, Md Salatul Islam
Castañeda, María Teresita
de Battista, Hernán
author2_role author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Estimation
High Cell Density
Observer
Sliding Mode
Volume Model
topic Estimation
High Cell Density
Observer
Sliding Mode
Volume Model
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/2.2
https://purl.org/becyt/ford/2
dc.description.none.fl_txt_mv This paper addresses the estimation of the specific production rate of intracellular products and the modeling of the bioreactor volume dynamics in high cell density fed-batch reactors. In particular, a new model for the bioreactor volume is proposed, suitable to be used in high cell density cultures where large amounts of intracellular products are stored. Based on the proposed volume model, two forms of a high-order sliding mode observer are proposed. Each form corresponds to the cases with residual biomass concentration or volume measurement, respectively. The observers achieve finite time convergence and robustness to process uncertainties as the kinetic model is not required. Stability proofs for the proposed observer are given. The observer algorithm is assessed numerically and experimentally.
Fil: Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
Fil: Garelli, Fabricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
Fil: Mozumder, Md Salatul Islam. University of Ghent; Bélgica. Flemish Institute for Technological Research; Bélgica
Fil: Castañeda, María Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentina
Fil: de Battista, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina
description This paper addresses the estimation of the specific production rate of intracellular products and the modeling of the bioreactor volume dynamics in high cell density fed-batch reactors. In particular, a new model for the bioreactor volume is proposed, suitable to be used in high cell density cultures where large amounts of intracellular products are stored. Based on the proposed volume model, two forms of a high-order sliding mode observer are proposed. Each form corresponds to the cases with residual biomass concentration or volume measurement, respectively. The observers achieve finite time convergence and robustness to process uncertainties as the kinetic model is not required. Stability proofs for the proposed observer are given. The observer algorithm is assessed numerically and experimentally.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-10
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/53402
Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio; Garelli, Fabricio; Mozumder, Md Salatul Islam; Castañeda, María Teresita; de Battista, Hernán; Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes; Springer; Bioprocess and biosystems engineering; 38; 10; 10-2015; 1903-1914
1615-7605
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/53402
identifier_str_mv Jamilis Ricaldoni, Martín Ignacio; Garelli, Fabricio; Mozumder, Md Salatul Islam; Castañeda, María Teresita; de Battista, Hernán; Modeling and estimation of production rate for the production phase of non-growth-associated high cell density processes; Springer; Bioprocess and biosystems engineering; 38; 10; 10-2015; 1903-1914
1615-7605
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1007/s00449-015-1430-7
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00449-015-1430-7
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Springer
publisher.none.fl_str_mv Springer
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1842981177592381440
score 12.48226

Publicaciones similares