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Resolução de um exercicio no softwere mahematica
Tipologia: Exercícios
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In[ ]:= params = {μ mGlucose → 0.662, μ mXylose → 0.190, ν mGlucose → 2.005, ν mXylose → 0.250, KsGlucose → 0.565, KsXylose → 3.400, KiGlucose → 283.7, KiXylose → 18.1, PmGlucose → 129.9, PmXylose → 59.04, β → 1.29, γ → 1.42 } ; μ Glucose [ S _] : = μ mGlucose ***** S KsGlucose + S + S ^ 2 KiGlucose /. params μ Xylose [ S _] : = μ mXylose ***** S KsXylose + S + S ^ 2 KiXylose /. params ν Glucose [ S _] : = ν mGlucose ***** S KsGlucose + S + S ^ 2 KiGlucose /. params ν Xylose [ S _] : = ν mXylose ***** S KsXylose + S + S ^ 2 KiXylose /. params μ Inhibition [ Ethanol _ , μ 0 _ , Pm _ , β_] : = μ 0 *** ** 1 - Ethanol Pm ^ β ν Inhibition [ Ethanol _ , ν 0 _ , Pm _ , γ_] : = ν 0 *** ** 1 - Ethanol Pm ^ γ fermentationEquations = { glucose ' [ t ] ⩵ - μ Glucose [ glucose [ t **]] *** cells [ t ] , xylose ' [ t ] ⩵ - μ Xylose [ xylose [ t **]] *** cells [ t ] , ethanol ' [ t ] ⩵ ν Glucose [ glucose [ t **]] *** cells [ t ] + ν Xylose [ xylose [ t **]] *** cells [ t ] , cells ' [ t ] ⩵ μ Glucose [ glucose [ t **]] *** cells [ t ] + μ Xylose [ xylose [ t **]] *** cells [ t ]} ; initialConditions = { glucose [ 0 ] ⩵ 50, xylose [ 0 ] ⩵ 50, ethanol [ 0 ] ⩵ 0, cells [ 0 ] ⩵ 0.1 } ; solution = resolve numéricamente equação diferencial
NDSolve [{ fermentationEquations, initialConditions } ,
{ glucose, xylose, ethanol, cells } , { t, 0, 48 }] ;
gráf⋯
Plot [ calcula
Evaluate [{ glucose [ t ] , xylose [ t ] , ethanol [ t ] , cells [ t ]} /. solution ] , { t, 0, 48 } ,
etiquetas de representação
PlotLabels → { "Glucose ( g / L ) ", "Xylose ( g / L ) ", "Ethanol ( g / L ) ", " lista de células
Cells ( g / L ) " } ,
legenda do gráfico
PlotLegends → "Expressions", legenda dos eixos
AxesLabel → { "Time ( hours ) ", "Concentration ( g / L ) " }]
Out[ ]=
Glucose (g/L)
Xylose (g/L)
Ethanol (g/L)
Cells (g/L)
10 20 30 40 Time^ (hours)
50
100
150
200
Concentration (g/L)
InterpolatingFunction Domain Output
InterpolatingFunction Domain Output
InterpolatingFunction Domain Output
InterpolatingFunction Domain Output
In[ ]:= (* Parameters for the kinetic model ) params = ( Maximum specific growth rate and Monod constants )μ max → 0.313, ( 1 h ) Ks → 47.51, ( g / L )( Substrate and product inhibition constants ) KIS → 308.13, ( g / L ) KIP → 299.67, ( g / L ) KSP → 28.39, ( g / L ) ( Maximum ethanol concentrations for growth and production ) PXmax → 83.35, ( g / L ) PPmax → 107.79, ( g / L )( Maximum specific ethanol production rate ) qmax → 3.69, ( g / g h )( Yields and maintenance coefficients ) YXS → 0.48, ( g / g ) YPS → 0.50, ( g / g ) m → 0.001 ( 1 h *) ;
(* Define the specific growth rate function modified Monod ) μ[* S _ , PE _] : = μ max S Ks + S + S ^ 2 KIS 1 - ( PE / PXmax ) ^ 1.53 /. params;
(* Define the ethanol production rate function Andrew - Levenspiel )* qP [ S _ , PE _] : = qmax S KSP + S + S ^ 2 KIP 1 - ( PE / PPmax ) ^ 1.53 /. params;
(* Define the system of differential equations ) eqs = ( Substrate S consumption ) S ' [ t ] ⩵ - 1 YXS X [ t ] μ[ S [ t ] , PE [ t ]] + 1 YPS X [ t ] qP [ S [ t ] , PE [ t ]] + m X [ t ] /. params, ( célula
Cell growth ( X ))* X ' [ t ] ⩵ X [ t ] μ[ S [ t ] , PE [ t ]] ,
(* Ethanol production ( PE ))* PE ' [ t ] ⩵ X [ t ] qP [ S [ t ] , PE [ t ]] ;
(* Initial conditions for substrate S ,cell mass ( X ) ,and ethanol ( PE ))* initConditions = { S [ 0 ] ⩵ 225, (* g / L initial sugar concentration ) X [ 0 ] ⩵ 0.01, ( g / L initial cell concentration ) PE [ 0 ] ⩵ 0 ( g / L initial ethanol concentration *)} ;
resolve
Solve the system of differential equations over time 0 to 100 hours )*
solution = resolve numéricamente equação diferencial
NDSolve [{ eqs, initConditions } , { S, X, PE } , { t, 0, 100 }] ;
gráfico
Plot the results:Substrate, lista de células
Cells,and Ethanol over time *)
gráf⋯
Plot [ calcula
Evaluate [{ S [ t ] , X [ t ] , PE [ t ]} /. solution ] , { t, 0, 100 } ,
etiquetas de representação
PlotLabels → { "Substrate ( g / L ) ", " lista de células
Cells ( g / L ) ", "Ethanol ( g / L ) " } ,
legenda do gráfico
PlotLegends → "Expressions", legenda dos eixos
AxesLabel → { "Time ( hours ) ", "Concentration ( g / L ) " } ,
estilo do gráfico
PlotStyle → { azul
Blue, ve⋯
Red, verde
Green }]
2 Cinetica Bioquimica ART 1-2.nb