7/25/2019 LUCRAREA Nr 10 Automatizari

1/5

1

LUCRAREA NR.10: SIMULAREA PROCESULUI DE FERMENTARE INTR-UN

BIOREACTOR PE BAZA SCHEMEI CINETICE MICHAELIS MENTEN

10.1 INTRODUCERE

Unitatea de operare studiata in cadrul lucrarii de fata este un model de 7 stari al unui reactorbiologic de fermentare in flux continuu. Un organism biologic(SACCHAROMYCES

CEREVISIEA) este introdus in reactor cu o solutie de glucoza drept flux de alimentare.

Procesele manipulate de intrare sunt rata de dilutie ci concentratia glucozei . Parametrii deperturbatie sunt rata de asimilare specifica a glucozei si rata de crestere. Parametrii de iesire sunt

concentratia de biomasa celulara , concentratia glucozeo la iesire si concentratia de etanol

Bioetanolul poate fi amestecat la concentratii joase cu gazolina( de obicei 10@ etanol si 90%

gazolina) sau cu combuistibil diesel pentru a fi folosit la alimentarea vehiculelor actuale faramodificari ale motoarelor si fara a afecta siguranta masinilor, fiind considerat un combustibil

sustenabil de transport. Din punct de vedere al caracteristicilor bioetanol-ului, acesta are o cifraoctanica mai mare decat benzina, de aici rezultand o ardere mai eficienta (implicit si emisii de

CO2 mai reduse decat in cazul motoarelor care functioneaza doar cu benzina, emisii fara sulfurisi hidrocarburi). Puterea energeticaper litru este insa mai mica (34%), fiind nevoie de mai mult

combustibil pentru acelasi numar de kilometri. Pentru atingerea unei eficiente cat mai ridicate, o

masina trebuie dotata cu un motor exclusiv proiectat pentru a functiona cu bioetanol, adica unmotor cu o rata de compresiea amestecului combustibil mai mare (valori apropiate de 20:1).

Singurele autovehicule actuale cu motoare special proiectate pentru a rula cu bioetanol sunt

autobuzele si camioanele,Scania fiind unul din pionierii in acest domeniu.Pornind cu recoltarea biomasei (cherestea, bucati de lemn, hartie reciclata, trestie de zahar,

sfecla de zahar, porumb), exista un numar de pasi de urmat pana la obtinerea produsului final,etanolul, asa cum se vede in fig.1.

Fig.1. PASI parcursi IN PRODUCEREA BIOETANOLULUI

Bioreactorul in care are loc fermentatia glucozei este un reactor tip continuous stirred tankcu flux de curgere constant a substratului. Cele trei component principale ale biorectorului

sunt[1]:

- Biomasa ca o suspensie tip drojdie introdusa in sistem si evacuate in mod continuu

http://www.sekab.com/default.asp?id=1900&refid=1980&l3=1974http://www.sekab.com/default.asp?id=1900&refid=1980&l3=1974

7/25/2019 LUCRAREA Nr 10 Automatizari

2/5

2

- Substratul ce este o solutie de glucoza necesara pentru a hranimicroorganismele(bacteriile)

- Etanol ca produs final evacuate alaturi de alte componentSarurile anorganice, ce sunt compusi necesari pentru formarea coenzimelor, sunt adaugate

impreuna la sfarsitul procesului.

10.2.Metoda Michaelis Mentenexemplu de modelare a metabolismului bacteriei

Zymomonas mobilis [2]

7/25/2019 LUCRAREA Nr 10 Automatizari

3/5

3

10.3. DESFASURAREA LUCRARII

Scopul acestei lucrari este reprezentarea grafica a variatiei parametrilor de iesire: Cell Biomass

Concentration (A) si Etanol Concentration (B) functie de parametrul de intrare Dilution Rate(C),

pentru trei valori diferite ale parametrului Glucose Feed Concentration(D) pentru a realiza o

comparare cu graficele de la subcapitolul 10.2.

Se vor masura 5 valori de parametri A, B si C , conform tabelului 1.

Glucose Feed

concentration(g/l)

Dilution Rate

(1/hr)

Cell biomass

concentration(g/L)

Etanol

concentration(g/L)

26

0.19

0.210.23

0.25

0.27

28

0.19

0.21

0.23

0.25

0.27

30

0.19

0.21

0.23

0.25

0.27

Tabel 1

7/25/2019 LUCRAREA Nr 10 Automatizari

4/5

4

Fig. 2. Interfata de operator pentru controlul proceselor in biorector

Fig.3. Variatia parametrilor de iesire in cazul parametrilor predefiniti de intrare Bioreactor

Process Monitor

7/25/2019 LUCRAREA Nr 10 Automatizari

5/5

5

Bibliografie:

[1] Ana Maria MARGINEAN, Viorel TRIFA, Calin MARGINEAN, 11th In ternational

Conference on DEVELOPMENT AND APPLICATI ON SYSTEMS, Suceava, Romania, May

17-19, 2012, p.17 -20.

[2] C. Posten, Bioprocess Engineering 4 (1989) 217-222