La producción de butanol, acetona y etanol es un proceso de fermentación bifásico. En la primera fase, el sustrato de carbohidratos se metaboliza a ácido acético y ácido butírico; en la segunda fase, el espectro de productos se desplaza hacia los disolventes económicamente interesantes. Aquí presentamos una cascada de seis reactores de tanque agitado continuo (CCSTR), que permite realizar las fases metabólicas dependientes del tiempo de una fermentación por lotes de acetona-butanol-etanol (ABE) en un dominio espacial. Se utilizaron datos experimentales de estados estacionarios bajo cuatro condiciones operativas, con variaciones del pH en el primer biorreactor entre 4.3 y 5.6, así como la tasa de dilución total entre 0.042 h y 0.092 h, para optimizar y validar un modelo matemático correspondiente. Más allá de una representación de la distribución del tiempo de residencia y la cinética de sustrato, biomasa y producto, este modelo también incluye la diferenciación de células entre los estados metabólicos. Las simulaciones del modelo predicen una concentración final de producto de 8.2 g de butanol por litro y una productividad de 0.75 g de butanol por litro por hora en el CCSTR operado a un pH de 4.3 y D = 0.092 h, mientras que el 31% de las células están diferenciadas al estado solventogénico. Con el objetivo de enriquecer las células productoras de disolventes, se introdujo un bucle de retroalimentación en la cascada, enviando células de un estado posterior del proceso (biorreactor 4) de vuelta a una etapa temprana del proceso (biorreactor 2). De acuerdo con las observaciones experimentales, el modelo predijo con precisión un aumento en la tasa de formación de butanol en las etapas 2 y 3 del biorreactor, resultando en una productividad general de butanol de 0.76 g por litro por hora para la cascada del bucle de retroalimentación. El CCSTR presentado aquí y el modelo validado servirán para investigar más estrategias de fermentación ABE para un cambio metabólico controlado.