Deskripsi
Rekayasa Bioproses (Kode MKA: 114151462)
Pengendalian bioproses: Prinsip pengendalian bioproses Pemantauan bioproses Instrumentasi/sensor bioproses Pengendalian g dan optimasi p Komputerisasi pengendalian
Pertemuan Ke-9 Pengendalian Bioproses Dosen: Ir. Sri Sumarsih, MP. E-mail:
[email protected] Weblog: Sumarsih07.wordpress.com Teknik Lingkungan- UPN[V]Yk
1
Nama Program Studi - UPN[V]Yk
2
ISI MATERI
Tujuan Instruksional Khusus (TIK)
Prinsip pengendalian bioproses
Menetapkan M t k kendali k d li bioproses bi pada d rancangan bioproses
Teknik Lingkungan- UPN[V]Yk
Bioproses merupakan Bi k reaksi biokimiawi kompleks serta fenomena perpindahan yang kompleks pula. Pengukuran parameter sulit
3
Tujuan pengendalian bioproses: memanipulasi peubahpeubah di dalam sistem pengendalian bioproses
Kelompok peubah dalam bioproses: Peubah yang dikontrol Peubah gangguan Peubah yang dimanipulasi Peubah acuan
1
Masalah Rancang Bangun dalam Sistem Pengendalian Bioproses 9Apa
yang harus diukur dalam pengendalian? 9Apa yang harus dimanipulasi? 9Manakah peubah pengendali yang dipasangkan dengan keluaran yang diukur? 9Haruskah gangguan diukur? 9Bagaimana mengukur parameter? 9Bagaimana membuat keputusan kondisi operasi terbaik?
Dasar pengendalian Media
Pemantauan 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 proses substrat, metabolit,produk, biomassa Perlu pengambilan contoh & perlu waktu untuk analisis laboratorium Pengukuran
Instrumentasi/sensor bioproses Penggunaan sensor penterjemah : pengubah sinyal biokimiawi menjadi sinyal listrik- daya elektrokimia
sensor udara
Akuisisi data
KOMPUTER
Model bioproses
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 oksigen Sensor CO2 menggunakan elektroda potensiometrik atau amperometrik Sensor aliran udara menggunakan rotameter/flow meter Sensor pengukur panas menggunakan termometer/termistor Sensor pengendali busa Sensor pengendali pH Sensor pengukur oksigen Sensor enzim, dsb
2
Sensor penterjemah
Sensor BOD
Flow meter
Tangki HCl
Kompu ter Mikro
Tangki NaOH
motor Saringan udara Sirkuit pengkondisi sinyal
Titik Mulai
Solid State Relay
Sensor pH
Pomp a HCl
Sensor Step O2 p
Impedance
matching h
distributor udara
Pomp a NaOH
Low pass filter
Voltage gain
Pengatur tekanan
Add do offset
Tangki udara Bioreaktor
Impe dance Matching
Low Pass Filter
Voltage Gain
Add do offset
Pengatur kecepatan
Pot elektronik
Titik mulai
Coil switches
Stepper P motor
m
Sensor pH
Sirkuit Pengkondisi Sinyal
Sistem Pengontrol Udara
Komputer mikro
Sumber daya
Pemutus aliran
Sen s
Pompa Sen udara
s
3
Pengendalian dan optimasi Jenis pengendalian: p g
1. Manual (sederhana, penting pd start-up & shut-down) 2. Otomatik (klasik): analog atau on-off rangkaian pengendalian/ pengendalian umpan balik ¾ ¾ ¾ ¾
pengendalian pengendalian pengendalian pengendalian media
lingkungan bioreaktor media sel aktivitas sel ketersediaan pemasok sel dan
3. Komputerisasi
Tugas pengendalian otomatik
Komputerisasi pengendalian Komputer digunakan untuk melengkapi 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 (DDC= Direct Digital Control) o Pengendali Supervisory o Pengendali Set Point (SPC=Supervisory Set Point Control) o Pengendali Modern
Pengukuran dan Pengendalian Peubah dalam Bioreaktor Baku Pengukuran Kecepatan pengadukan Suhu lingkungan Laju aliran gas Tekanan pH media Tekanan oksigen terlarut pO2 Volume cairan Tingkatan busa Analisis gas keluar • O2 • CO2 Keseimbangan gas • Pasokan O2 • Evolusi CO2
Pengendalian Peubah SIRC TIRC FIRC PIRC QIRC QIRC WIRC LC QIR QIR UIR UIR
Keterangan: I: ditunjukkan, R: dicatat, C: dikendalikan: A:alarm, Q: mutu, U: hitung, L: rendah, H: tinggi………..Sumber: Luttman, 1992
4
Contoh Struktur otomatis pengendalian bioreaktor dengan komputerisasi
Contoh Struktur pengendalian otomatik
Rangkuman
TUGAS KELOMPOK
Pengendalian bioproses:
Sebagai latihan
Prinsip pengendalian bioproses: Memanipulasi peubah-peubah di dalam sistem pengendalian bioproses
Pemantauan bioproses:
Instrumentasi/sensor bioproses:
Tugas ke 7:
Dari hasil pengerjaan tugas 6, susun kendali p pada rancangan g bioproses yang telah dibuat
Pemantauan langsung (on-line) dan tidak langsung(off-line) Penggunaan sensor penterjemah untuk pengubah sinyal biokimiawi menjadi sinyal listrik- daya elektrokimia
Pengendalian dan optimasi:
Komputerisasi pengendalian:
Manual (start up/shut down, otomatik (analog/on-off) Pengendali Direct Digital Control, Supervisory, Set Point Control, dan pengendalian modern Nama Program Studi - UPN[V]Yk
19
5
Referensi
Wajib Sri Sumarsih,, 2007. Materi kuliah Rekayasa y Bioproses. p on line 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
6
