NOO_Razvoj matematičnega modela sproščanja CO 2 med fermentacijo vodnega kefirja

Glavni cilj predlaganega projekta je razvoj regulacijskega sistema, ki bo sposoben voditi
fermentacijski proces v šaržnih bioreaktorjih in tako povečati količino in izboljšati kakovost
fermentacijskega produkta. Za dosego tega cilja je potrebno pridobiti teoretično znanje o kinetiki
fermentacijskega procesa, na tej osnovi razviti algoritem regulacijskega sistema in ga za potrditev
realizirati.
Z intuitivnim pristopom bomo razvili poenostavljen matematični model sproščanja ogljikovega
dioksida in etanola. Fermentacijski proces bomo obravnavali kot dvovhodni (temperatura, hitrost
mešanja) dvoizhodni (koncentracija ogljikovega dioksida in etanola) sistem. Najprej bomo določili
časovni potek izhodnih veličin v primeru, ko sta vhodni veličini konstantni. V nadaljevanju bom določili vpliv spreminjanja temperature na izhodni veličini. Med potekom fermentacije bomo v
različnih časovnih obdobjih stopnično spreminjali temperaturo. Na osnovi primerjave
koncentracijskih profilov produktov v primeru konstantne in v primeru spremenljive temperature,
bomo določili prenosno funkcijo, ki povezuje spreminjanje vhodnih veličin s posledičnim
spreminjanjem izhodnih.
Predpostavljeni model bomo preverili s primerjavo eksperimentalnih odzivov z odzivi, izračunanimi
z ocenjenimi parametri modela. Na osnovi izpeljanega matematičnega modela bomo izbrali
strukturo regulacijskega sistema, ki bi zagotavljal želene koncentracijske profile v industrijskem
okolju in ob prisotnosti raznih motenj.
Študenti bodo tekom dela na projektu spoznali različne laboratorijske tehnike, izvajali bodo
eksperimente v naprednem računalniško kontroliranem šaržnem fermentorju, zasledovali in
določili bodo spreminjajoče se koncentracije sladkorja, ogljikovega dioksida in etanola in razvili
matematični model, ki opisuje nastajanje ogljikovega dioksida in etanola.