Naslov
Matematički modeli miješanja i prijenos u veće mjerilo za horizontalni rotirajući cijevni bioreaktor
(Mathematical models of mixing and scale-up of horizontal rotating tubular bioreactor)

Autori
Šantek, Božidar

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Prehrambeno-biotehnološki fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
13.12

Stranica
261

Mentor
Marić, Vladimir; Horvat, Predrag

Ključne riječi
horizontalni rotirajući cijevni bioreaktor (HRCB); miješanje; disperzijski model; kaskadni model; povećanje mjerila.
(horizontal rotating tubular bioreactor; mixing; dispersion model; cascade model; scale-up procedure.)

Sažetak
Horizontalni rotirajući cijevni bioreaktor (HRCB) je bioreaktor koji ima karakteristike tankoslojnih bioreaktora i biodisk reaktora. Izrađen je od plastične cijevi (dimenzija 0.25 x 1.8 m) koja je ispunjena diskovima oblika prstena. Unutranji promjer otvora diska iznosi 0.19 m. Razmak između diskova je podesiv. Diskovi su nanizani poprečno na uzdužnu os cijevi tako da je ravnina diska okomita na uzdužnu os. Razina tekućine u HRCB-u je podesiva. Za istraživanje miješanja u HRCB-u korištena je metoda pobude stupnjevitom promjenom temperature. Tijekom istraživanja određen je utjecaj brzine razrijeđenja i brzine rotacije bioreaktora na miješanje u HRCB. Za karakterizaciju miješanja u bioreaktoru primjenjena su dva modela miješanja : disperzijski i modificirani kaskadni model. Modificirani kaskadni model postavljen je na osnovu fizičkih modela miješanja i bilance topline, a sadrži četiri promjenjiva parametra : broj kaskada (N1), broj idealno miješanih odjeljaka unutar kaskade (Ni), cirkulacijski volumni protok (Fcr) i povratni volumni protok (Fp). Optimalizacija parametara modela miješanja za široki raspon eksperimentalnih uvjeta izvršena je pomoću "Monte-Carlo" metode. Gauss-Jordan-ovom redukcijskom metodom formirane su bezdimenzionalne grupe koje su primjenjene za matematičko povezivanje s promjenjivim parametrima modela miješanja. Dobivene ovisnosti su primjenjene za formiranje sustava jednadžbi za predviđanje parametara modela miješanja. Usporedba predloženih sustava jednadžbi za predviđanje parametara modela izvršena je nakon procesa simulacije na osnovi kriterija: koeficijenta pogreške i koeficijenta efikasnosti. Postupkom usporedbe od devet sustava jednadžbi izdvojena su tri sustava. Izdvojeni sustavi jednadžbi (SC-2, SC-6 i SC-9) podvrgnuti su testiranju za razine tekućine H_M = 0.05 - 0.08 m i razmake između diskova D_S = 0.02 - 0.07 m. Testiranje je provedeno procesom simulacije, a na osnovi dobivenih rezultata i primjenjenih kriterija izdvojen je kao najbolji modificiran sustav jednadžbi za predviđanje parametara modela SC-9A. Primjenom sustava jednadžbi SC-9A, te kriterija fiziološke, hidrodinamičke i geometrijske sličnosti može se uspješno izvršiti povećanje mjerila HRCB-a.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Prehrambena tehnologija

POVEZANOST RADA