Bir biyoreaktörde glikoz derişimi kontrolü

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2009

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ZEYNEP YILMAZER

Danışman: BÜLENT AKAY

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, havalı koşullarda Saccharomyces cerevisiae çoğaltılan kesikli ve yarı-kesikli bir biyoreaktörün çoğalma ortamının glikoz derişiminin dinamik analizi ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. \r\n\r\n\r\nBiyoreaktörde 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.\r\n\r\n\r\nBu 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. \r\n