Bir biyoreaktörde pH’ ın iç model kontrolu (IMC)
No Thumbnail Available
Files
Date
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı
Abstract
Biyoreaktörde yüksek ürün verimi elde edebilmek için pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen derişimi, karıştırma hızı gibi parametrelerin optimum değerlerinde işletilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kullanılan Saccharomyces cerevisiae mayası; etanol, gliserol, ekmek mayası ve invertaz başta olmak üzere birçok enzimin üretiminde kullanılan bir mikroorganizmadır. Bu mayanın varlığında ortam pH’ ının hücre içi ile ortam arasındaki katyon değişimi nedeniyle 3.3 değerine kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, havalı koşullarda S. cerevisiae mikroorganizmasının çoğaltıldığı bir biyoreaktörde maksimum ürün derişimine ulaşmak amacıyla pH optimum değerinde kontrol edilmiştir. Bu amaçla; sisteme on-line bağlı bilgisayarda yazılmış olan PID Kontrol ve prosesin uygun bir modelini kullanarak çıkış değişkeni değerini set noktasına getirmeyi amaçlayan IMC yöntemi kullanılmıştır. Biyoreaktörde kontroledilen değişken olarak pH, ayarlanabilen değişken olarak da baz akış hızı seçilmiştir. Yapılan çalışmada, karıştırmalı kesikli olarak işletilen soğutma ceketli bir biyoreaktörde S. cerevisiae mayası kullanılarak maksimum derişime sahip mikroorganizma üretimi için pH, optimum değeri olan 5 değerinde kontrol edilmiştir. pH kontrolunda ortama eklenecek olan maddenin asit, baz veya tampon arasından seçilmesi için gerekli çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca; ürün derişiminin maksimize edilmesi amacıyla pH kotrolun gerekliliği araştırılmış ve bu amaçla pH kontrollu ve pH kontrolsuz deneyler yapılmıştır. Bu deneylerde, biyoreaktör sıcaklığı S. cerevisiae mikroorganizmasının optimum çoğalma sıcaklığı olan 32 oC ve optimum karıştırma hızı 600 devir/dakika değerlerinde sabit tutulmuştur.Abstract In order to achieve high product efficiency, some parameters such as pH, temperature, dissolved oxygen concentration, mix speed must be controlled at their optimum values. The yeast employed in this study, Saccharomyces cerevisiae, is commonly used for producing ethanol, glycerol, bakers’ yeast and a lot of enzymes, especially invertase. It was investigated that medium pH decreases to 3.3 because of cation exchange between the yeast body and its’ environment. In this study, during yeast increment process at airy condition pH is controlled at its’ optimum value to achieve maximum yeast concentration. To this end, by using on-line computer connection, IMC and PID Control are implemented, where IMC Control uses an appropriate model of the process to adjust the output variable value to set point. As controlled variable and adjustable variable, respectively, pH and base flow rate are chosen. In the work done, pH is controlled at 5 which is the optimum value of yeast growth, in a batch bioreactor with cooling jacket in the presence of S.cerevisiae yeast, to achieve maximum yeast concentration. Necessary studies were performed to choose the correct substance for pH control among acid, base and buffer solutions which will be added to the bioreactor. Furthermore, pH controlled and uncontrolled experiments were performed to determine the requirements for pH control to maximize product yield. Inthose experiments, temperature and mix speed was constant at their optimum values, 30 oC and 600 rpm, respectively.
Description
Keywords
Kimya, BİLİM