• Tidak ada hasil yang ditemukan

Bioreactor Design

N/A
N/A
Nguyễn Gia Hào

Academic year: 2023

Membagikan "Bioreactor Design"

Copied!
18
0
0

Teks penuh

(1)

Bioreactor Design

Nur Istianah, ST.,MT.,M.Eng

TEKNOLOGI BIOPROSES

(2)

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/Bioreactor_principle_svgedit.

png

Bioreactor

(3)

Project!

An industry need to produce 100 ton per day of bioethanol from cassava tubers. It is suplaid by 2000 ton cassava tubers per day.

Could you tell us how about the spesification of bioreactor should

we use?

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

(4)
(5)

Design, calcutate, discuss

(6)

Designing steps

• Require ments

Microbes

• Kinetics

Bioreactor

types • Mass Transfer

• Heat Transfer

Dynamics

• Power

consumption

• Hold Up

Dimension

(7)
(8)

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

FED

BATCH PLUG

FLOW CSTR

http://commons.wikimedia.org

http://www.aspentech.com

http://commons.wikimedia.org

Bioreactor Operation Modes

BATCH

(9)

A batch bioreactor is normally equipped with an agitator to

mix the reactant, and the pH of the

reactant is

maintained by employing either buffer solution or a pH controller

S m

S s

C K

C r

dt r dC

max

C C

r t

C

K C s s

s s

m 0 max

ln 0

Change of Cs with time, t

Batch operation with stirring

•A foam breaker may be installed to disperse foam

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

-1.a. Batch Operation

(10)

Case study

• Contoh soal 1:

• Sebuah bioreaktor digunakan untuk

memproduksi enzim dengan konsentrasi substrat awal sebesar 12x10-3 M dan

konversi bioreaktor 90%. Berapakah waktu yang diperlukan untuk produksi enzim jika data kinetik reaktor diberikan sebagai berikut:

• rmax = 2.5 mmol/m3.det; Km = 8.9x10-3 M

(11)

Solution

• Konsentrasi substrat akhir,

• Cs = (1-XA)Cs0 = (1-0.9)( 12x10-3 M) = 1.2x10-3 M

• rmax = 2.5 mmol/m3det= 2.5 x10-6 mol/L.det

 

 

jam t

t

C C C

K C

t r s s

s s m

5 . 3 det

12517

x10 2

. 1 x10

x10 12 2

. 1

x10 ln 12

8.9x10 x10

5 . 2

1 1 ln

3 - 3

- 3

- 3 - 3

- 6

-

0 0

max









(12)

Case study

• Contoh soal 2:

• Hitunglah laju fermentasi etanol dari nira sorgum jika konsentrasi gula awal sebesar 0.1 M dan di akhir fermentasi diperoleh

konsentrasi gula sebesar 0.025 M.

Fermentasi berlangsung selama 4 jam dengan konstanta Monod 5x10-3 M.

(13)

Solution

• Laju fermentasi bioetanol tersebut adalah 0.017 M.jam-1

 

 

1 max

3 - max

0 0

max

. 02 . 0

025 .

0 1 . 025 0

. 0

1 . ln 0

4 5x10 1

1 ln





jam M

r r

C C C

K C

r t s s

s s m

1 3

- max

. 017 .

0

025 .

0 5x10

) 025 .

0 ( 02 . 0

jam M

r r

C K

C r r

S m

S

(14)

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

-1.b. Fed Batch Operation

(15)

Case study

• Contoh soal 3:

• Sebuah bioreaktor fed batch dioperasikan pada volume cairan awal 600 mL. Untuk menjaga kebutuhan nutrisi mikroba didalamnya, telah dialirkan tambahan media dengan laju alir 0.01 mL/det. Tentukan volume akhir cairan selama proses fermentasi 2 jam dan tentukan pula konsentrasi biomas jika pada akhir fermentasi diperoleh 3.5gr padatan kering(biomass).

Diasumsikan berat molekul biomass sebesar 367 gr/mol.

(16)

Solution

Konsentrasi biomass (X) =

mL V

x mL x

mL V

t F V

V

t F V

V

dt F dV

dt F dV

t t

A t

A t

A A

672

det 3600 det 2

01 . 0 600

0 0

M X

L mol gr

gr X

14 . 0

672 .

0

. 367

5 . 3

1

(17)

11

In a plug-flow

reactor, the substrate enters one end of a cylindrical tube with is packed with

immobilized enzyme and the product

steam leaves at the other end.

0

max

ln 0 C C r

C

K C s s

s s

m

F, Cs0 F, Cs

t = 0

F

V

An ideal plug-flow reactor can approximate the long tube, packed-bed and hollow fiber or

multistaged reactor

Residence time Continuous

operation without stirring

V

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

-2. Plug-flow mode

(18)

THANKS FOR YOUR ATTENTION

The best person is one give something useful always

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2017

Referensi

Dokumen terkait

Guna menambah ilmu dan wawasan bagi mahasiswa Program Studi Magister Psikologi Fakultas Psikologi Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya dalam menyelesaikan Tesis, maka