Upload
nguyentuyen
View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Rekayasa Bioproses(Kode MKA: 114151462)(Kode MKA: 114151462)
Pertemuan Ke-9Pengendalian Bioproses
Teknik Lingkungan- UPN[V]Yk 1
Dosen: Ir. Sri Sumarsih, MP.E-mail: [email protected]
Weblog: Sumarsih07.wordpress.com
DeskripsiPengendalian bioproses:
Prinsip pengendalian bioprosesPemantauan bioprosesInstrumentasi/sensor bioprosesPengendalian dan optimasi
Nama Program Studi - UPN[V]Yk 2
g pKomputerisasi pengendalian
Tujuan Instruksional Khusus (TIK)
M t k k d li bi d Menetapkan kendali bioproses pada rancangan bioproses
Teknik Lingkungan- UPN[V]Yk 3
Prinsip pengendalian bioprosesBi k
ISI MATERI
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
2
Masalah Rancang Bangun dalam Sistem
Pengendalian Bioproses
Apa yang harus diukur dalam pengendalian?Apa yang harus dimanipulasi?Manakah peubah pengendali yang
dipasangkan dengan keluaran yang diukur?Haruskah gangguan diukur?Bagaimana mengukur parameter?Bagaimana mengukur parameter?Bagaimana membuat keputusan kondisi
operasi terbaik?
Pemantauan bioproses
Pemantauan langsung (on-line) bioproses:Pengukuran parameter fisikokimia (pH, O2, CO2)Pengukuran parameter fisikokimia (pH, O2, CO2)Hasil pengukuran langsung diketahui setiap saat
Pemantauan tidak langsung (off-line):Untuk mengevaluasi proses/ analisis akhir prosesPengukuran substrat, metabolit,produk, biomassaPerlu pengambilan contoh & perlu waktu untuk analisis laboratorium
Dasar pengendalianMedia
sensor
udara
Akuisisi data
Model bioprosesKOMPUTER
Instrumentasi/sensor bioprosesPenggunaan sensor penterjemah : pengubah sinyal biokimiawi menjadi sinyal listrik- dayaelektrokimia
Misal Potensiometrik atau elektroda amperometrik, detektoroptoelektronik, field effect transistor, termistor, dsb. Cara penerapan bisa langsung atau tidak langsung
Contoh alat: Sensor BOD menggunakan elektroda oksigenSensor CO2 menggunakan elektroda potensiometrik atauamperometrikSensor aliran udara menggunakan rotameter/flow meterSensor pengukur panas menggunakan termometer/termistorSensor pengendali busaSensor pengendali pHSensor pengukur oksigenSensor enzim, dsb
3
Sensor penterjemah Sensor BOD
Solid State Relay
TangkiNaOH
TangkiHCl
Komputer Mikro
TitikMulai
Sensor pH
Relay
Voltage Gain
Low Pass Filter
Impedance
Matching
Add do offset
Sensor pH
Pompa HCl
Pompa NaOH
Sirkuit Pengkondisi Sinyal
pH
Pengaturtekanan
Saringan udara
Flow meter
Impedance h
Low pass Voltage Add do
Sirkuit pengkondisi sinyal
Stepp
motor
Sensor O2
Sens
Pemutusaliran
Tangki udara
matching pass filter gain offset
Pm
Coil switches
Titikmulai
Pot elektronik
Pengaturkecepatan Stepper
motor
distributor udara
Bioreaktor
Sumberdaya
KomputermikroSistem Pengontrol
Udara Sens
Pompaudara
4
Pengendalian dan optimasi
Jenis pengendalian:p g1. Manual (sederhana, penting pd start-up &
shut-down)2. Otomatik (klasik): analog atau on-off rangkaian pengendalian/ pengendalian umpan balik
pengendalian lingkungan bioreaktorpengendalian media selpengendalian media selpengendalian aktivitas selpengendalian ketersediaan pemasok sel dan media
3. Komputerisasi
Komputerisasi pengendalian
Komputer digunakan untuk melengkapipengendalian mutu, penghematan waktu kerjaoperator, dokumentasi otomatik, mengefisienkan akuisisi data, pemantauanlingkungan bioproses, pengendali otomatik
Variasi Jenis komputer pengendali: o Pengendali digital langsung (DDC= Direct o Pengendali digital langsung (DDC Direct Digital Control)o Pengendali Supervisoryo Pengendali Set Point (SPC=Supervisory Set Point Control)o Pengendali Modern
Tugas pengendalian otomatik Pengukuran dan PengendalianPeubah dalam Bioreaktor Baku
Pengukuran Pengendalian Peubah
Kecepatan pengadukanSuhu lingkungan
SIRCTIRC
Laju aliran gasTekananpH mediaTekanan oksigen terlarutpO2Volume cairanTingkatan busaAnalisis gas keluar• O2• CO2
FIRCPIRCQIRCQIRCWIRC
LC
QIRQIR
• CO2Keseimbangan gas• Pasokan O2• Evolusi CO2
UIRUIR
Keterangan: I: ditunjukkan, R: dicatat, C: dikendalikan: A:alarm, Q: mutu, U: hitung, L: rendah, H: tinggi………..Sumber: Luttman, 1992
5
Contoh Struktur pengendalian otomatik Contoh Struktur otomatis pengendalian bioreaktordengan komputerisasi
RangkumanPengendalian bioproses:Prinsip pengendalian bioproses:Memanipulasi peubah-peubah di dalam sistem pengendalian bioproses
Pemantauan bioproses:Pemantauan langsung (on-line) dan tidak langsung(off-line)
Instrumentasi/sensor bioproses:Penggunaan sensor penterjemah untuk pengubah sinyalbiokimiawi menjadi sinyal listrik- daya elektrokimia
Nama Program Studi - UPN[V]Yk 19
Pengendalian dan optimasi:Manual (start up/shut down, otomatik (analog/on-off)
Komputerisasi pengendalian:Pengendali Direct Digital Control, Supervisory, Set Point Control, dan pengendalian modern
TUGAS KELOMPOK
Sebagai latihan
Dari hasil pengerjaan tugas 6, susun kendali pada rancangan
Tugas ke 7:
p gbioproses yang telah dibuat
6
ReferensiWajib
Sri Sumarsih, 2007. Materi kuliah Rekayasa Bioproses. on , y pline dalam Weblog: Sumarsih07.Wordpress.com (juga dapat diakses melalui www.google.com dengan kata kunci bioproses UPNVY).
Tambahan Mangunwidjaya, D. dan Suryani, A. 1994. Teknologi Bioproses, Penebar Swadaya. Jakarta.
Teknik Lingkungan- UPN[V]Yk 21