11/24/2007

1

MATERI KULIAH 8 REKAYASA BIOPROSES

Dosen: Ir. Sri Sumarsih, MP.

Bi k k i

K l p k p b h d l bi p

Tujuan pengendalian bioproses: memanipulasi peubah-peubah di dalam sistem pengendalian bioproses

Bioproses merupakan reaksi biokimiawi kompleks serta fenomena perpindahan yang kompleks pula. Pengukuran parameter sulit

Kelompok peubah dalam bioproses: Peubah yang dikontrolPeubah gangguanPeubah yang dimanipulasiPeubah acuan

11/24/2007

2

Apa yang harus diukur dalam pengendalian?Apa yang harus dimanipulasi?Manakah peubah pengendali yang dipasangkan

dengan keluaran yang diukur?Haruskah gangguan diukur?g ggBagaimana mengukur parameter?Bagaimana membuat keputusan kondisi operasi

terbaik?

Pemantauan langsung (on-line) bioproses:Pemantauan langsung (on-line) bioproses:Pengukuran parameter fisikokimia (pH, O2, CO2)Hasil pengukuran langsung diketahui setiap saat

Pemantauan tidak langsung (off-line):Untuk mengevaluasi proses/ analisis akhir prosesg p / pPengukuran substrat, metabolit,produk, biomassaPerlu pengambilan contoh & perlu waktu untuk analisis laboratorium

11/24/2007

3

Media

sensor

udara

Akuisisi data

Model bioprosesKOMPUTER

Penggunaan sensor penterjemah : pengubah sinyal biokimiawi menjadi sinyal listrik- daya elektrokimia

Misal Potensiometrik atau elektroda amperometrik, detektor optoelektronik, field effect transistor, termistor, dsb. Cara penerapan bisa langsung atau tidak langsung

Contoh alat: Sensor BOD menggunakan elektroda oksigenSensor CO2 menggunakan elektroda potensiometrik atau amperometrikgg p pSensor aliran udara menggunakan rotameter/flow meterSensor pengukur panas menggunakan termometer/termistorSensor pengendali busaSensor pengendali pHSensor pengukur oksigenSensor enzim, dsb

11/24/2007

4

Sensor BOD

11/24/2007

5

Solid State Relay

Tangki NaOH

Tangki HCl

Komputer Mikro

Titik Mulai

Sensor pH

Relay

Voltage Gain

Low Pass Filter

Impedance

Matching

Add do offset

Sensor

Pompa HCl

Pompa NaOH

Sirkuit Pengkondisi Sinyal

pH

Pengatur tekanan

Saringan udara

Flow meter

Impedance Low Voltage Add do

Sirkuit pengkondisi sinyal

Stepp

motor

Sensor O2

SensPemutus aliran

Tangki udara

tekananpmatching pass

filter

ggain offset

Pm

Coil switches

Titik mulai

Pot elektronik

Pengatur kecepatan

Stepper motor

distributor udara

Bioreaktor

Sumber daya

Komputer mikro

Sistem Pengontrol UdaraSensPompa

udara

11/24/2007

6

Jenis pengendalian:J p g1. Manual (sederhana, penting pd start-up &

shut-down)2. Otomatik (klasik): analog atau on-off rangkaian

pengendalian/pengendalian umpan balik pengendalian lingkungan bioreaktor

d li di lpengendalian media selpengendalian aktivitas selpengendalian ketersediaan pemasok sel dan media

3. Komputerisasi

Komputer digunakan untuk melengkapi pengendalian mutu, penghematan waktu kerja pengendalian mutu, penghematan waktu kerja operator, dokumentasi otomatik, mengefisienkan akuisisi data, pemantauan lingkungan bioproses, pengendali otomatik

Variasi Jenis komputer pengendali: o Pengendali digital langsung (DDC= Direct Digitalo Pengendali digital langsung (DDC= Direct Digital Conrol)o Pengendali Supervisoryo Pengendali Set Point (SPC=Supervisory Set Point Control)o Pengendali Modern

11/24/2007

7

Pengukuran dan Pengendalian Peubah dalamBioreaktor Baku

Pengukuran Pengendalian PeubahKecepatan pengadukanSuhu lingkungan

SIRCTIRCg g

Laju aliran gasTekananpH mediaTekanan oksigen terlarut pO2Volume cairanTingkatan busaAnalisis gas keluar• O2

CO2

FIRCPIRCQIRCQIRCWIRCLC

QIRQIR• CO2

Keseimbangan gas• Pasokan O2• Evolusi CO2

QIR

UIRUIR

Keterangan: I: ditunjukkan, R: dicatat, C: dikendalikan: A:alarm, Q: mutu, U: hitung, L: rendah, H: tinggi………..Sumber: Luttman, 1992

11/24/2007

8

11/24/2007

9

TUGAS KELOMPOK: Tugas ke 7