polski

PL W pracy podjęto próbę opracowania modelu opisującego pracę cyrkulacyjnego reaktora ze sprzężonym modułem separacyjnym dla przypadków reagentów o szerokiej dystrybucji masy cząsteczkowej. Realizacja pracy podzielona została na dwie zasadnicze części. Pierwsza część obejmowała analizę pracy reaktora dla przypadku reagentów o szerokiej dystrybucji masy cząsteczkowej. Jako przykład tego typu reakcji wybrana została enzymatyczna hydroliza skrobi. Na początku zdefiniowany został rozkład wyjściowy substratu w postaci funkcji ciągłej opierającej się na dwóch rozkładach logarytmiczno-normalnych. Założono, że enzym działa w środkowej części cząsteczki, natomiast jego aktywność wyrazić można w postaci funkcji ilości adduktów w cząsteczce. Opis poszczególnych przejść, które odpowiadają postępującemu procesowi cięcia cząsteczek przez enzym sprowadza się do odpowiedniego przekształcenia rozkładu mieszaniny reakcyjnej z uwzględnieniem aktywności enzymu i specyficzności jego działania. Przechodzenie do kolejnych rozkładów statystycznych jest bezpośrednio powiązane z bieżącym czasem procesu. Wykorzystanie powyższych założeń pozwala na ogólny zapis transformacji dokonywanej w poszczególnych krokach w postaci funkcji dwóch zmiennych: ilości adduktów w cząsteczce oraz ilości przekształceń wyjściowej funkcji rozkładu dla substratu. W drugiej części opracowano kompleksowy model matematyczny opisujący separacje składników w ultrafiltracyjnym module membranowym. Opracowany model uwzględnia większość zjawisk zachodzących podczas procesu. Uwzględniono polaryzację stężeniową, zjawisko tworzenia dodatkowej warstwy oporu, stopień retencji membrany uwzględniający rozkład promieni porów oraz rozkład stężenia w module w dwóch kierunkach, po promieniu i po długości. Ostatni punkt, często pomijany przez innych autorów, jest kluczowy dla uwzględnienia efektywności membrany podczas jednego przejścia mieszaniny reakcyjnej. Przeprowadzono enzymatyczną hydrolizę skrobi w recyrkulacyjnym reaktorze ze sprzężonym ultrafiltracyjnym modułem separacyjnym. Proces przeprowadzono w dwóch wariantach. Celem doświadczenia prowadzonego w wariancie pierwszym, bez separacji na membranie, była analiza aktywności wykorzystanego enzymu. Na tej podstawie wyznaczono funkcję aktywności. Badanie wariancie drugim przeprowadzono w celu weryfikacji opracowanego modelu. Otrzymane hydrolizaty poddano analizie na stopień scukrzenia, ilość suchej masy oraz skład ilościowy. Uzyskane wyniki z badań eksperymentalnych zestawiono z wynikami otrzymanymi z obliczeń. Analiza porównawcza pozwoliła stwierdzić, że opracowany model pracy recyrkulacyjnego reaktora ze sprzężonym modułem separacyjnym dla przypadku reagentów o szerokiej dystrybucji masy cząsteczkowej w sposób poprawny opisuje przebieg procesu i może być wykorzystany na etapie opracowywania koncepcji technologicznej.

EN In this study a model describing the operation of the circulation reactor with separation module for reagents with wide distribution of molecular weight was developed. The implementation work was divided into two main parts. The first part consisted of an analysis of the reactor for the case of reagents with wide distribution of molecular weight. As an example of this type of reaction enzymatic hydrolysis of starch was selected. At the beginning output distribution of a substrate was defined as a continuous function based on the two log-normal distributions. It was assumed that the enzyme acts in the central part of the molecule, while its activity can be expressed as a function of the amount of adducts in the molecule. Description of individual transitions, which correspond to the progressive process of cutting by the enzyme molecules refers to a transformation of the distribution of the reaction mixture including enzyme activity and specificity of its action. Going to the next statistical distributions is directly related to the current time trial. Those assumptions enable the overall record of the transformation made in the individual steps as a function of two variables: number of adducts in the molecule and the number of transformations of the initial distribution function for the substrate. In the second part a comprehensive mathematical model describing the separation of ingredients in ultrafiltration membrane module was developed. The model takes into account most of the phenomena occurring during the process. Polarization layer, the phenomenon of fouling, retention of membrane according to pore radial distribution and concentration distribution in the module in two dimensions, the radius and the length was taken into account. The last point, often overlooked by other authors, is crucial to taking the efficiency of the membrane during a single passage of the reaction mixture into account. Enzymatic hydrolysis of starch was carried out in a recirculation reactor coupled with ultrafiltration separation module. The process was carried out in two variants. The aim of th experiment conducted in the first variant, without separation on the membrane, was to analyze the activity of the enzyme used. On this basis, the function activity was set. Study in the second variant was carried out to verify the developed model. The obtained hydrolysates were analyzed for the dextrose equivalent, the amount of dry mass and quantitative composition. The results of experimental studies were compared with results obtained from the calculations. Comparative analysis showed that developed model of the reactor with separation module for reagents with wide distribution of molecular weight provides good prediction of a situation that prevails in the system during the experiment conducted.

146

DrOIN 1365

to201258948

brak uprawnień do pobrania pliku

archiwum

Lubomira Broniarz-Press

Poznań, Polska

24.10.2011

polski

brak uprawnień do pobrania pliku

archiwum

Grażyna Lewandowicz

Poznań, Polska

21.10.2011

polski

brak uprawnień do pobrania pliku

archiwum

rozprawa doktorska

Poznań, Polska

13.12.2011

Rada Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej

doktor nauk technicznych w dyscyplinie: technologia chemiczna, w specjalności: podstawy technologii chemicznej