Bir biyoreaktörde glikoz derişimi kontrolü
Glucose concentration control in a bioreactor
- Tez No: 259075
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BÜLENT AKAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu çalışmada, havalı koşullarda Saccharomyces cerevisiae çoğaltılan kesikli ve yarı-kesikli bir biyoreaktörün çoğalma ortamının glikoz derişiminin dinamik analizi ve kontrolü gerçekleştirilmiştir.Biyoreaktörde maksimum mikroorganizma çoğalmasını sağlamak için pH, sıcaklık, DO, karıştırma hızı ve substrat derişimi gibi parametrelerin optimum değerlerinde işletilmesi gerekmektedir. Ekmek mayası üretim prosesinde kontrol edilmesi gereken en önemli parametrelerden biri de substrat derişimidir. Substrat derişiminin fazla olması, mikroorganizma çoğalmasının inhibe olmasına neden olmaktadır. Biyotepkime ortamında, karbon kaynağı olarak kullanılan substratın bulunmaması veya az olması mikroorganizma derişiminin düşük olmasına, fazla olması ise mikroorganizma çoğalmasını inhibe ederek mikroorganizma derişiminin düşük olmasına neden olmaktadır. Bu nedenle, çalışmada substrat olarak kullanılan glikoz kontrol edilen değişken, ayarlanabilen değişken olarak da glikoz akış hızı seçilmiştir.Bu tez kapsamında, kontrol çalışmalarından önce kesikli tepkime kaplarında başlangıç substrat derişiminin mikroorganizma çoğalmasına etkisi incelenmiş ve 20 g/L glikoz derişiminde maksimum çoğalmanın gerçekleştiği görülmüştür. Kontrol çalışmalarında kullanılacak olan 5L çalışma hacmine sahip biyoreaktörün dinamik davranışı incelenmiş ve sistem tanımlama yöntemi ile biyoreaktörü en iyi tanımlayan model elde edilmiştir. Sistem tanımlama ve kontrol algoritmasında biyoreaktör modeli olarak Auto Regressive Moving Average with eXogenous (ARMAX) kullanılmıştır. ARMAX Model parametreleri Yinelemeli En Küçük Kareler Metodu (YEKK) kullanılarak hesaplanmıştır ve sistemin üçüncü mertebeden modele uyduğu bulunmuştur. Elde edilen model parametreleri, MATLAB programlama dilinde yazılan Genelleştirilmiş Minimum Varyans (GMV) kontrol algoritmasında kullanılarak farklı set noktası değişimleri için teorik glikoz kontrolü başarıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca prosesin birinci mertebeden ölü zamanlı modeli oluşturularak ve MATLAB paket programı kullanılarak farklı sabit set noktalarında PID kontrolü gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this work, glucose concentration of batch and fed-batch bioreactor in which Saccharomyces cerevisiae growth at aerobic conditions was dynamic analysed and controled.In the bioreactor to reach the maximum growth rate, the parameters like pH, temprature, dissolved oxygen concentration, mixing rate and substrate concentration?s optimum values has to be found. In baker?s yeast production the most important controlled parameter is substrate concentration. High substrate concentrations may inhibate the microorganism growth. In bioreaction, if the substrate which is used as carbon source does not exist or not enough microorganism concentration will be low. If it is high it causes the microorganism concentration to be low by inhibitating the microorganism growth. For this reason glucose used as substrate is chosen as controlled variable and glucose flow rate as the manipulated variable.In this study, before the control applications the effect of initial substrate concentration on microorganism growth in a batch reactor is investigated and maximum growth was observed in 20 g/L glucose concentration. Dynamic behaviour of the bioreactor used in control applications which has 5L of working volume was analised and by system identification method the best model that determines the bioreactor was obtained. Auto Regressive Moving Average with eXogenous (ARMAX) was used as bioreactor model in system identification and control algorithm. In this study ARMAX Model parameters were evaluated by Recursive Least Square Method (RLSM) and the system was estimated as third degree model. Model parameters obtained, is used in generalised minimum variance control which was written in MATLAB and for different set point variances theoric glucose control was performed successfully. In addition to this PID control on different constant set points was performed by generating first order dead time model of the process and using MATLAB.
Benzer Tezler
- Rekombinant E.coli soylarından penisilin asilaz üretiminin biyoreaktör koşullarında optimizasyonu
The optimization of penicillin acylase production recombinant E.coli strains by using bioreactor
IRMAK ŞAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
BiyolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SALİHA İŞSEVER ÖZTÜRK
- Rekombinant proteaz üretiminde biyoreaktör işletim parametrelerinin hücreiçi tepkime hızlarına ve verime etkisi
Effect of bioreactor operation parameters on intracellular reaction rates and yield in recombinant protease production
ESRA BİLİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNÇER H. ÖZDAMAR
DOÇ. DR. PINAR ÇALIK
- The prevention of biofilm formation and prohibiting of the antibiotic resistance development
Biyofilm oluşumunun önlenmesi ve antibiyotik direnç gelişiminin engellenmesi
HADI FAKHRI
Doktora
İngilizce
2021
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ÖVEZ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Biohydrogen production from baker's yeast industry wastewater using anaerobic membrane bioreactors
Ekmek mayası endüstirisi atıksuyundan membran biyorektörde biyohidrojen üretimi
CEREN KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
DOÇ. DR. DİDEM OKUTMANTAŞ
PROF. BÜLENT KESKİNER
- Metabolical engineering of Pichia pastoris for extracellular thermostable glucose isomerase production
Metabolik mühendislik yaklaşımıyla geliştirilen Pichia pastoris ile hücre dışı termostabil glukoz izomeraz üretimi
ÖZGE ATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR ÇALIK
PROF. DR. TUNÇER H. ÖZDAMAR