haku: @keyword bioetanoli / yhteensä: 25
viite: 6 / 25
| Tekijä: | Pennanen, Johanna |
| Työn nimi: | Fermentoinnin kineettinen malli |
| Kinetic model of fermentation | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | 11 + 101 s. + liitt. 27 Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Kemian tekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Prosessit ja tuotteet (KE3003) |
| Valvoja: | Alopaeus, Ville |
| Ohjaaja: | Eerikäinen, Tero ; Malinen, Ilkka |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201511205242 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3214 | Arkisto |
| Avainsanat: | fermentation kinetic model bioethanol yeast fermentointi kineettinen malli bioetanoli hiiva |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän työn tarkoituksena on löytää etanolifermentoinnin prosessisimulointiin soveltuva kineettinen malli. Fermentoivaksi mikrobiksi oletetaan Saccharomyces cerevisiae -hiiva. Mallinnus suoritetaan Aspen Plus -prosessi¬simulointi¬ohjelmistolla ja kuvattava fermentointi suoritetaan panostoimisesti. Mallien parametrien sovitus suoritetaan kahden panosfermentoinnista kerätyn mittausdatan perusteella. Kirjallisuudesta on saatavilla erilaisiin mikrobikasvua ja etanolintuotantoa rajoittaviin tekijöihin perustuvia malleja. Simulointien perusteella laadukkaimmat sovitukset käytettyihin datoihin saadaan Levenspielin, Luongin ja Aiban lopputuoteinhibitiomalleilla, mutta sovitukseen jää silminhavaittava virhe jokaisen mallin kohdalla. Tulosten perusteella fermentoinnin kineettisten mallien sovittaminen koedataan on haastavaa. Koedatan vähäisyyden ja puutteellisuuden vuoksi tuloksia voidaan pitää ainoastaan suuntaa-antavina. Tarkemman simulointimallin rakentamiseksi vaaditaan riittävästi kaikkien fermentointisysteemin sisältämien komponenttien pitoisuudet sisältävää mittausdataa. Eri olosuhteissa ja erilaisilla komponenttien alkupitoisuuksilla suoritettavien fermentointien mallintamiseksi on kerättävä dataa kyseisissä olosuhteissa ja sovitettava parametrit jokaiselle tutkittavalle tapaukselle. Kaikkien fermentoinnin aikana kuluvien ja muodostuvien komponenttien reaktionopeuksien kuvaamiseksi vaaditaan jokaiselle komponentille erillinen kineettinen malli. Mallinnuksen oikeellisuuteen vaikuttaa olennaisesti, kuinka tarkasti hiivakomponentti kyetään mallintamaan. Mahdollisimman tarkan mallin luomiseksi hiiva on kuvattava pseudokomponenttina, joka sisältää hiilen, vedyn ja hapen lisäksi typen ja muut hiivan kasvuunsa kuluttamat ravinteet. |
| Tiivistelmä (eng): | The objective of this thesis is to discover a kinetic model applicaple to process simulation of ethanol fermentation. Saccharomyces cerevisiae is assumed as a fermentative microorganism. Modelling is performed by Aspen Plus process simulation software. The modelled fermentation process is operated batchwise. The model parameters are fitted to two datasets obtained from batch fermentation experiments. There is a variety of kinetic models available in the literature based on different assumptions of microbial growth and ethanol production limiting factors. Simulations indicate the best fitted curves resulting from Levenspiel's, Luong's and Aiba'sproduct inhibition models. However, the error between the three models and the data is evident. Based on the results, fitting kinetic fermentation models to data is challenging. The results of this study may be considered as approximate due to limited amount and insufficiency of the experimental data. To formulate more rigorous fermentation model, data including concentrations of each component in the fermentation solution is required. To model fermentation in different conditions and in different initial concentrations of the components, data obtained in different experimental conditions is required. Parameter fitting is required for every data set. Kinetics of each component utilized or formed during the fermentation process is required to be included in the kinetic model to specify reaction rates. The precision of the model of yeast component affects the validity of the fermentation model. The best validity may be obtained by modelling yeast as pseudo component containing carbon, hydrogen and oxygen along with nitrogen and other nutrients utilized in its growth. |
| ED: | 2015-11-29 |
INSSI tietueen numero: 52582
+ lisää koriin
INSSI