Automatizarea unui proces de obținere a biocombustibilului [614217]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE AUTOMATICĂ ȘI CALCULATOARE
DEPARTAMENTUL DE AUTOMATICĂ ȘI
INGINERIA SISTEMELOR

LUCRARE DE LICENȚĂ

Automatizarea unui proces de obținere a biocombustibilului

Coordonator științific: Student: [anonimizat]. dr. i ng. Alexandru DUMITRAȘCU Daniel HAIDUCU

BUCUREȘTI
2018

2
Cuprins

1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 3
1.1 Tipurile de biocombustibili ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 5
1.1.1 Etanolul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 5
1.1.2 Biogazul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 6
1.1.3 Biodiesel ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 6
1.1.4 Biobutanol ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 6
2. Caracteristicile generale ale unui bioreactor ………………………….. ………………………….. ………………………… 7
2.1 Clasificarea bioreactoarelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 10
2.2 Tipuri de bioreactoar e ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 11
3. Studiu de caz: Procesul de obținere a biocombustibilului din uleiuri vegetale ………………………….. …….. 17
3.1 Aspecte generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 17
3.2 Obiectivul lucrăr ii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 18
3.3 Automatizarea procesului de obținere a biocombustibililor ………………………….. …………………………. 19
3.3.1 Controlul temperaturii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 19
3.3.2 Controlul presiunii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 25
3.3.3 Reglarea nivelului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 32
3.3.4 Controlul pH -ului ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 37
3.3.5 Controlul agitatorului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 38
4. Concluzii și perspective de viitor ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 40
4.1 Perspective de viitor și soluția IoT pentru producerea biocombustibililor ………………………….. ……… 40
4.2 Conc luzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 41

3
1. Introducere

Ritmul expone nțial d e creștere a cerințelor sociale, secătuirea resurselor și degradarea
accentuată a mediului înconjurător, ne conduce spre o puternică dezvoltare tehnologică . În acest
context, dobândirea ș i administrarea rațională a energiei , care este un e lement foarte important în
desfă șurarea activită ților umane, reprezintă în principal, funcție de gradul de disponibilitate ș i de
utilizare a acesteia. De asemenea, natura ș i calitatea e nergiei sunt cel puțin la fel de importante ca
și cantitatea ei.
Energia este un factor foarte important în economia global ă, iar aproape 90% din energia
produsă în scopuri comerciale are ca sursă combustibili fosili, cum ar fi țițeiul, cărbunele și
gazele, care nu au caracter regenerabil. Biocombustibilii au devenit o problemă de mare interes
pentru marile țări ale lumii, din cauza preocupărilor legate de depe ndența de petrol și interesul în
reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Conform [1], în decu rsul ultimului deceniu, consumul de
energie primară a crescut cu 17%, însă mixul energetic se schimbă lent. În cazul consumului total
de energie în 2016, combustibilii fosili au continuat să mențină o cotă dominantă. Petrolul, ca
sursă primară de energie, este cel mai folosit. Acesta constituie o treime din consumul global de
energie. Ca și în [1], figura 1.1 ilustrează consumul global de energie primară după sursă.

Figura 1.1 Consumul global de energie după sursă

4
Cărbunele reprezintă energia primară cu cea de -a doua cea mai mare pondere , de 28% din
consumul global, iar eventualul deficit de cărbune este eliminat de gazul natural, cu un procent de
24%. În 2016, combustibilii fosili au reprezentat 85% din consumul global de energie. Energia
nucleară a contribuit cu 5%, în timp ce energiile regenerabile cum ar fi vântul, energia solară,
geotermală ș i biomasa au contribuit cu 3%. Î mpreună cu energia hidroelectrică, energiile
regenerabile au reprezentat 10% d in consumul de energie primară.
Ca referinț ă, în 2010, ponderea energiei regenerabile a fost de 1,3% , iar combustibi lii fosili au
fost de 86,9%. Aceasta ne face să înț elegem că sistemele energetice globale se schimbă, din
păcate lent, din cauza cotei mari deținute de combustibilii fosili. Energiile regenerabile vo r
continua cel mai probabil să crească în ritmuri exponențiale în viitorul apropiat și chiar și atunci
va dura ceva timp pentru a capta o cotă de piață semnificativă din combustibili fosili.
Conform [2], în contextul unei creșteri considerabile a consumului de energie primară ,
România se regă sește într -o relație din ce în ce mai strânsă cu importul de resurse energetice , care
a crescut semnificativ î n ultimii ani: de la 22 ,5% în anul 2000, până la 34% î n 2005 , aceste
procente crescând din ce î n ce mai mult până în zilele noastre. Producția internă de energ ie
primară a României a rămas ș i rămâne constantă în ultimii ani, respectiv în anul curent. În
Uniunea Europeană, România ca și celelalt e state membre, trebuie să respecte niște nor me și
trebuie să adopte niște mă suri în vederea înlocuirii combustibi lilor fosili ultilizați î n transport , cu
biocombustibili, care ar urma să re prezinte un procent de 20% până î n anul 2020. La începutul
anilor 2000 s -a dat o directivă UE 2003/30/CE , care a avut ca scop încurajarea înlocuirii
combustibililor tradiționali cu biocombustibili, până la sfâ rșitul anului 2005 în procente de 2%
din energia constituită în benzină și motorină, iar până î n anul 2020 cu circa 20%. De asemenea
această directivă a mai avut ca scop promovarea ultiliză rii biocombustibililor și a altor
combustibili regenerabili, cu precă dere în sectorul transporturilor, aceasta fiind de fapt o latură a
politicii Uniunii Europene în vederea reduce rii dependenței de import de energie și scă derea
emisiilor de gaze ce generează efectul de seră.
Potrivit [3], biomasa reprezintă partea organică a naturii, cuprinde toate formele de material
vegetal și animal. Termenul de biomasă se aplică mesei de sub stanță rezultată din dezvoltarea
organismelor vii de orice tip (microorganisme, plante sau animale). De asemenea, acest termen
include și produse agricole, deșeurile generate din agricultură sau de la prelucrarea recoltei
agricole, inclusiv paiele de cerea le, amidon, grăsimi de zahăr, uleiuri vegetale , etc. Ca urmare,
biomasa este de fapt o sursă regenerabilă de energie care este folosită pentru a produce
combustibili lichizi și gazoși numiți biocomb ustibili. Aceștia se pot folosi ca și combustibili de
transport, o alternativă pentru combustibilii convenționali fosili. Prima generație de
biocombustibili s unt cei derivați din amidon, gră simi de zahăr și uleiuri vegetale. Aceștia sunt î n
principal etanolul, biod ieselul, uleiul vegetal, biogazul. Etanolul și bi odieselul sunt cel mai
frecvent ut ilizate tipuri de biocarburanți.

5
În continuare, la fel ca și în [3], în tabelul 1 .1 vor fi prezenta te tipuri de biocombustibili,
caracteristicile lor și avantajele acestora:
Biocombustibil Caracteristici Avantaje
Etanol – Sursă de energie 100%
bio și regenerabilă ,
produs din fermentarea
cerealelor, plantelor
tehnice și altor surse
vegetale – Combustibil cu cifră
octanică mare și emisii
reduse de gaze cu efect
de seră
Biogaz – Reprezintă un amestec
de gaze de origine
biogenică, care se
formează în urma
proceselor de
fermentație s au
gazeificare a diferite
substanț e organice. – Materie primă ușor de
procurat și cu valoare
neînsemnată
– Rol important în
managementul
deșeurilor
– Foarte potrivită ca
sursă de energie în
comunitățile sărace sau
în zone rurale
Biodiesel – Biocombustibil lichid
obținut din uleiuri
vegetale sau grăsimi
animale prin procese
industriale de
esterificare și trans –
esterificare – Folosit ca lubrifiant
pentru motoare
– Reduce emisiile
Biobutanol – Combustibil ce se
aseamă nă mai mult cu
benzina decât cu
etanolul – Este ușor de
transportat, mai puțin
coroziv în conducte
decât entanolul
Tabelul 1.1 Tipuri de biocombustibili, caracteristicile lor și avantajele acestora
1.1 Tipurile de biocombustibili
Pentru o cunoaștere mai detaliată a biocombustibililor prezentați î n tabelu l 1.1 , în cele ce
urmează, vom realiza o expunere a fiecă rui biocombustibil, cu mai multe aspecte ce țin de
obținerea lor, utilizarea lor și beneficiile pe care aceștia le aduc societ ții.
1.1.1 Etanolul
Este cunoscut și sub numele de alcool , este o formă de biocombustibil care este produsă prin
fermentarea carbohidraților bogați în biomasă. Acest proces de fermentare este foarte asemă nător
cu procesul prin care se prepară berea. Una dint re metodele prin care se obține etanolul este din
amidonul prezent în boabele de porumb. Etanolul este un combustibil de calitate utilizat chiar și
pentru punerea în funcțiune a vehiculelor. Se poate utiliza și ca a ditiv, iar aceasta va duce la
mărirea cif rei octanice a unui combustibil petrolier. Arderea lentă a unui combustibil este direct
proporțională cu cifra octanică a acestuia.

6
1.1.2 Biogazul
Cunoscut sub numele de gaz natural regenerabil, acesta rezultă în urma digestiei anaerobe a
materiei orga nice, care mai departe conduce la un produs gazos, acesta fiind de fapt biogazul.
Acesta poate fi utilizat în mai multe domenii, însă în cele mai multe cazuri se utilizează pentru a
genera energie electrică și drept carburant pentru vehicule. Biogazul se n umește gaz natural
regenerabil doar în cazul în care acesta este produs conform standardelor de puritate. Principalele
componente ale biogazului sunt: metanul, dioxidul de carbon, împreună cu urme de alte gaze cum
ar fi hidrogen, monoxid de carbon și azot. Gazul natural regenerabil poate fi produs prin
descompunerea materiei organice, această materie organică este constituită din diferite feluri de
deșeuri: disponibile din agricultură și industrii, solide municipale, animale.
1.1.3 Biodiesel
Este o formă de combustibil regenerabil care poate fi produs ă intern. Poate fi fabricat din surse
regenerabile, cum ar fi uleiurile vegetale, grăsimi reciclate sau grăsimi animale. Reprezintă o
alternativă mai curată pentru combustibilul diesel rezultat în urma preluc rării petrolului. Este nu
numai o formă mai curată de combustibil regenerabil, dar și biodegradabilă și netoxică. Utilizarea
biodieselului în locul motorinei duce la o reducere considerabilă a emisiilor toxice. Balanța
energetică pe care o oferă biodieselu l este excelentă. Cantitatea de energie conținută de biodiesel
este de 3,2 ori mai mare decât cantitatea de energie necesară pentru a -l produce. În 2016, uleiul
de soia a reprezentat 55% din totalul materiei prime utilizată pentru a produce biodiesel în St atele
Unite. Uleiul de canola și uleiul de porumb au fost sursa pentru producerea biodieselului în
procente de 22%, grăsimile reciclate în procente de 13% și grăsimile animale în procente de 10%
din totalul materiei prime. Uleiul de rapiț ă, uleiul de floar ea-soarelui și uleiul de palmier sunt
surse majore ale biodieselului produs în alte ț ări.
1.1.4 Biobutanol
Este un alcool cu patru atomi de carbon produs prin fermentarea biomase i. Are un lanț lung de
de hidrocarburi care îl face destul de nepolar. Prod ucția de biobuta nol se poate efectua în
instalaț iile în care se produce și etanolul . Utilizarea primară a acestuia este ca și combustibil
pentru un mo tor cu ardere internă. Proprietă țiile sale sunt similare cu cele ale benzinei. Unele
vehicule pe b enzină p ot utiliza biobutanol fără ca acestea să fie modificate. Acesta poate să fie
amestecat cu benzină în concentrații de până la 11,5% în volum. Cu toate acestea, biobutanolul
are un conținut de energie mai mic, în medie de 10 -20% decât cel al benzinei, ceea c e reprezintă
un dezavantaj major al acestuia. În ciuda acestui aspect, biobutanolul prezintă un potențial de a
reduce emisiile de carbon cu 85% în comparație cu benzina, fă cându -l astfel o alternativă viabilă
și adecvată pentru combustibilii pe bază de ben zină și benzină -etanol. Mai puțin coroziv și
exploziv decât etanolul, biobutanolul este, de asemenea, mai puțin susceptibil de a fi separat în
prezența apei decât etanolul. Poate fi produs pe piața internă dintr -o varietate de materii prime,
care pot ajut a și economia prin generarea de locuri de muncă.

7
2. Caracteristicile generale ale unui bioreactor

Automatizarea unui proces constituie o muncă care presupune ajutorul și implicarea mai multor
ingineri și experți din mai multe domenii pentru a realiza specificațiile dorite. În ceea ce privește
un bioreactor, automatizarea acestuia implică o colaborare strânsă între inginerul automatist și cel
chimist. Având în vedere că bioreactoarele lucrează cu sisteme organice, realizarea unui sistem
de reglare auto mată reprez intă o provocare, deoarece însuș i modelarea sistemelor organice
reprezintă o provocare. Un sistem de reglare automată asigură menținerea variabilei reglate la o
valoare constantă impusă prin referința sistemului. În cazul unui bioreactor sunt ma i multe
variabile ce trebuie urmărite pentru a realiza un sistem de reglare automată complet. Însă pentru a
realiza reglarea oricărui sistem, trebuie înainte de toate să înțelegem instalația tehnologică ,
structura ei și modul de funcționare al acesteia.
Bioreactorul se poate defini ca fiind un vas în care se desfă șoară un proces chimic care implică
organisme sau substanțe biochimice active derivate din aceste organisme . Aceste procese pot fi
aerobe sau anaerobe . Cu alte cuvinte, bioreactoarele sunt siste me închise în care procesele
biologice pot fi controlate. Principala fu ncție a unui bioreactor este de a oferi un mediu propice,
astfel încât organismele sau substanțele biochimice active derivate din aceste organisme să poată
realiza un anumit produs: biomasa celulară, metaboliți (produși intermediari ai metabolismului),
conversii biologice ale deșeurilor animale. De asemenea, un bioreactor poate reprezenta și un
sistem folosit pentru dezvoltarea culturilor de celule sau țesuturi. În figura 2.1 se poate ob serva
structura generală a unui bioreactor comun.

Figura 2.1 Structura unui bioreactor comun

8
În tabelul 2.1 sunt enumerate principalele componente î ntâlnite la un bioreactor comun:
Tabelul 2.1 Componentele unui bioreactor comun
Componentă Funcție îndeplinită
Agitator – Amestecă conținutul constant, previne
depunerea celulelor pe fundul vasului și
distribuie oxigenul uniform în conținut
Aerator – Introduce oxigen în conținut în cazul
procesului de fermentație aerobică
Deflector – Scopul deflectorului din bioreactor este
acela de a prevenii formarea vârtejului
în vas care de obicei este extrem de
nedorit, deoarece se schimbă centru l de
greutate al sistemului și consu mă o
putere suplimentară
Filtrul de admisie al aerului – Filtrează aerul înainte să ajungă în
fermentator
Filtrul de evacuare al aerului – Captează și previne eliminarea unor
gaze contaminate
Rotametru – Măsoară debitul aerului sau al lichidului
Manometru – Măsoară presiunea din interiorul
bioreactorului
Senzor de temperatură – Măsoară și monitorizează schimbările
de temperatură din interiorul
fermentatorului în timpul procesului
Pătura termică – Menține temperatura la o anumită
valoare în timpul procesului
Senzor de pH – Măsoară și monitorizează pH din
conținut
Senzor de oxigen dizolvat – Măsoară oxigenul dizolvat din conținut
Senzor de nivel – Măsoară nivelul din interiorul vasului
Senzor de spumă – Detectează prezența spumei din
interiorul vasului
Acid – Menține nivelul pH -ului la v aloarea
necesară pentru conținut, neutralizând
compuși bază
Bază – Menține nivelul pH -ului la valoarea
necesară pentru conținut, neutralizând
compuși acid
Antispumant – Previne și reduce spuma
Recipient de prelevare de probe – Obținerea de probe din conținut în
timpul procesului
Valve – Reglează și controlează debitul
lichidelor și gazelor
Panou de control – Monitorizează toți parametrii

9
Un bioreactor poate avea diferite forme și mărimi, acestea diferă d e la caz la caz. În cele mai
multe cazuri bioreactoarele sunt cilindrice și pot dispune de mărimi de la câțiva litrii până la
metrii cubi, iar ca material pentru construcția lor se folosește în principiu oțelul inoxidabil.
Performanțele unui bioreactor sunt în strânsă legă tură cu următoarele caracteristici: rata de
agitare, transferul de oxigen, pH -ul, temperatura și producția de spumă. Design -ul și
comportam entul fermentatorului se decid în funcție de acești parametri , astfel încât să se obțină
condiții le necesare pentru a rezulta produsul dorit, în cantitatea dorită și încadrându -se în
resursele disponibile. Mai trebuie luate în considerare, de asemenea, și costul instalației și rata de
amortizare a investiției. De exemplu, produsel e ieftine care se pro duc în proporție mare, necesită
sisteme simple și nu au nevoie de un mediu de muncă steril (producția de b ăuturi alcoolice).
Produsele scumpe se obțin în proporție mai mic ă, acestea necesită un proces mai complex și au
nevoie de un mediu steril (producția medicamentelor ).
Pentru ca un bioreactor să poată fi realizat, trebuie să se ia în considerare aspectele unice ale
proceselor biologice . Este necesar ca produșii de reacție să aibă o concentrație scăzută astfel încât
să nu inhibe procesul. Creșterea cel ulelor, structura enzimelor intracelulare și formarea
produsului depind de necesitățile nutriționale ale celulei (săruri, oxigen), dar și de menținerea
condițiilor fizice optime (temperatură, concentrația reactanților, pH). Anumite substanțe,
inhibatori sa u produși metabolici , pot influența rata și mecanismul reacțiilor chimice.
Microorganismele pot metaboliza într -un mod neconvențional.
În contrast cu enzimele izolate și cu catalizato rii chimici, microorganismele îș i pot adapta
structura și activitatea propriilor enzime la condițiile procesului, astf el productivitatea și produsul
se pot schimba. Bioreactoarele continue oferă un comportament dinamic complex. Masa
microbială crește proporțional cu conversia biochimică.
Atunci când condițiile sunt optime , microorganismele sau celulele pot rezulta în produșii
doriți, fă ră prea multe impurități. Condițiile de mediu din interiorul fermentatorului, cum ar fi:
temperatura, c oncentrația de nutrienți, pH -ul sau gazele dizolvate (în special oxigenul în
fermentaț iile aerobice) , afectează creșterea și productivitatea organismelor. Temperatura
mediului este reglată printr -un sistem de încălzire și răcire ce poate fi intern sau extern, aceasta
depinzând de proces, dacă este exotermic sau e ndotermic. Nutrienții pot fi adăugați în mod
continuu depinzând de produs, sau pot fi adăugați încă de la început. pH -ul mediului din
interiorul bioreactorului trebuie să fie măsurat constant astfel încât să fie reglat prin adăugarea de
acizi sau baze, depinzând de fermentație. Pentr u majo ritatea reacțiilor, cu precădere în cazul
procese lor aerobe, trebuie să fie luat în considerare și controlul nivelului de oxigen. Datorită
faptului că oxigenul este insolubil în apă (mediul princ ipal de fermentație), trebuie să se adauge
aer sau oxig en pur constant în mediu. Astfel se crează bule de gaz care ajută la amestecarea și la
eliminarea produșilor nedoriți , în special dioxidul de carbon. De obicei, în practică bioreactoarele
se află sub presiune ceea ce ajută la absorția oxigenului. O altă mo dalitate pentru a ajuta la
facilitarea absorției oxigenului este prin agitare, care ajută și la amestecarea nutrienților ca să se
realizeze o structură omogenă. Un alt aspect foarte important ce trebuie să fie luat in considerare,

10
este fap tul că bioreactoa rele trebuie să fie curățate, deoarece acestea nu trebuie să prezinte
reziduuri.
2.1 Clasificarea bioreactoarelor

În cele ce urmează , ca și în [4], vom realiza o clasificare a bioreactoarelor după mai multe
criteri i:
• După natura procesului biochimic:
– reactoare biologice , procesele care se desfășoară în acestea sunt procese de fermentație
aerobe sau anaerobe, în prezența organismelor vii, procese ce se cunosc sub numele de procese de
biosinteză;
– reactoare biochimice, în acestea au loc proces e catalizate de enzime (celule, enzime izolate
din celule, libere sau imobilizate), ce sunt introduse pe diferite substraturi în mediu, sau procese
biochimice, cunoscute și sub numele de procese de biotransformare.
• După n ecesarul de oxigen:
– fermentat oare aerobe, procesele biochimice care se desfășoară în interio rul acestora, au loc în
prezența oxigen ului (aerului);
– fermentatoare anaerobe, pro cesele biochimice care se desfăș oară în interiorul acestora, au loc
în absența oxigenului (aerului).
• După modul de amestecare -agitare a mediului:
– bioreactoare cu amestecare mecanică, acestea utilizează agitatoare mecanice;
– bioreactoare cu amestecare pneumatică, procesul de amestecare se realizează prin barbotarea
unui gaz (aer, CO 2);
– biorea ctoare cu amestecare hidraulică, procesul de amestecare se realizează prin recircularea
mediului lichid;
– bioreactoare cu amestecare mixtă, este o combinație dintre amestecarea mecanică și cea
pneumatică .

11
2.2 Tipuri de bioreactoare

În continua re, potrivit [4], vom prezenta schemele unor tipuri de bioreactoare întâlnite în
instalați ile obișnuite de biosinteză, dar care sunt utilizate destul de des și în industria
farmaceutică.
• Bioreactorul vertical, cu amestecare mixtă, mecanică si pneumatică (F igura 2.2)
Acest tip de bioreactor este alcătuit dintr -un recipient cilindric sau virolă, iar la nivel inferior ș i
superior, prevăzut cu două capace. În interiorul acestui tip de bioreactor se află un sistem de
amestecare constituit dintr -un agitator ti p turbină cu palete și o serie de șicane amplasate pe
pereții interiori ai fermentatorului.
În cazul proceselor aerobe, aceste bioreactoare au în componența lor barbotoare de aer
(deoarece aerul este cea mai ieftină materie primă care are în componența sa oxigen), prevă zute
sub formă inelară la nivelul inferior al bioreactorului. Cu ajutorul barbotării aerului, se realizează
o amestecare suplimentară a conținutului din fermentator. Cel mai eficient mod al procesului de
amestecare -aerare este atunci când se folosesc bioreactoare care sunt prevăzute cu agitatoare de
tip elice perforate, prin care se facilitează barbotarea aerului.

Figura 2.2 Bioreactoare cu amestecare mecanică
a –biorea ctor cu serpentină interioară dispusă în jurul agitatorului;
b –bioreactor cu serpentine interioare dispuse vertical lângă perete;
1 – virolă; 2 – capac;
3 – manta; 4 – șicană;

12
5 – agitator;
6 – serpentină;
7 – barbotor; 8 – motor;
9 – spărgător de spumă .
Unul dintre paramentri i cei mai importanți într -un proces de fermentație este temperatura, iar
aceasta este menținută la o valoare optimă prin intermediul unui sistem de încălzire -răcire
complex, alcătuit dintr -o manta exterioară sau din serpentine i nterioare amplasate central în jurul
agitatorului (a) sau dispuse vertical lângă perete (b).
Un alt aspect important î n procesul de fermentație este prezența spumei (rezultată în urma
degajării dioxidului de carbon), aceasta poate fi prevenită cu ajutor ul unor dispozitive spărgătoare
de spumă, montate la nivel superior, în partea de sus a axului agitatorului. Se mai întâlnesc și
cazuri în care spum a este foarte abundentă, în ace ste situații este nevoie de folosirea unor
procedee chimice de prevenire a sp umei: alcooli superiori, uleiuri, detergenți.
Bioreactoarele de acest fel se folosesc pentru procesele de biosinteză, aparținând tipului de
proces de fermentație de profunzime. În acest caz se urmărește elaborarea unui metabolit de
interes sub acț iunea unui microorganism producă tor. Des întâlnite în industria farmaceutică, cu
ajutorul acestui tip de bioreactoare, se produc prin fermentație antibiotice, vitamine etc.
În figura 2.3 se poate observa instalația de fermentație pentru obținerea peniciline lor; aceasta
are în alcătuirea sa, trei bioreactoare de acest tip, dimensiunile fiind în ascendență, de la
inoculator, la intermediar și apoi la regim.

Figura 2.3 Schema de principiu a ins talației de fermentație
1 – fermentator inoculator;
2 – fermentator intermediar;
3 – fermentator de regim.

13
Bioreactorul poate să nu dispună de conducta de alimentare cu aer și nici de ba rbotor , doar
atunci când este vorba de procese anaerobe, ameste carea realizându -se prin agitare mecanică.
• Bioreactoarele cu membrane
Acestea se diferențiază față de celelalte tipuri de bioreactoare prin faptul că au în componența
lor un element distinctiv, și anume, una sau mai multe membrane solide semipermeabile. Aceste
membrane î ndeplinesc în principal, două funcții:
– Separă masa celulară sau masa biocatalizatorilor de produsul format;
– Imobilizează biocatalizatorii.
Aceste fermentatoare sunt foarte utilizate în cazul proceselor enzimatice. Masa moleculară a
enzimelor est e ridicată, ceea ce permite ca î ntr-o anumită zonă di n bioreactor biocatalizatorii să
fie reținuț i, iar prin porii membranei să treacă doar substratul sau produsul.
Această categorie de bior eactoare poate fi de două feluri, în funcție de material ul semipermeabil:
– Fermentatoare cu membrane microporoase
– Fermentatoare cu membrane tip fibre goale

• Bioreactoare cu membrane microporoase
Acest tip de bioreactoar po ate avea membranele alcătuite din materiale polimerice sintetice, sau
din materiale cera mice microporoase. Cel mai întâlnit fermentator din această categorie este
bioreactorul cu membrană cu amestecare mecanică (figura 2.4).
Corpul acestui bioreactor este format dintr -un corp cilindric. În interior se află un sistem de
amestecare constit uit dintr -un agitator tip turbină cu palete, iar pe pereții laterali sunt o serie de
șicane montate. Cu o manta exterioară se reglează temp eratura, prin care se realizează circulația
unui agent de încălzire -răcire. Membrana semipermeabilă este montată la p artea inferioară a
fermentatorului, iar fermentația se produce în partea superioară. La finalul procesului de
fermentație, conținutul rezultat se depune în partea inferioară a bioreactorului, trecând prin
membrana semipermeab ilă, iar mai apoi este evacuat.

Figura 2.4 Bioreactor cu membrană cu amestecare mecanică

14
Procesele în care se folosesc aceste bioreactoare sunt cele enzimatice și fermentative. În acest
caz degajarea dioxidului de carbon crează o suprapresiune, în urma fermentației, ceea ce
realizează de fapt forța motoare a filtrării prin membrană. Porii membranei au de obicei o
dimensiune între 0.45 și 1 µm, reținerea celulelor microbiene poa te să fie astfel posibilă în
regiunea unde ar e loc fermentația. Masa mic robiană sau enzima folosită rămâ ne la nivelul
superior al bioreactorului, fapt care ajută foarte mult la simplificarea proceselor postferment ative
care se pot desfășura în acest fermentator (de izolare, separare, purificare).
• Bioreactoare cu membrane tip fibre goale (Figura 2.5)
Acest tip de bioreactoare dispun de fibre goale care se pot asemăna cu membranele poroase, dar
cu o modelare tubulară. În interiorul fibrei se află enzimele, iar conținutul se află în circulație prin
canalul acesteia. Produsul difuzează în exterior prin porii peretelui, iar substratul difuzează în
interior prin porii peretelui.
Din punct de vedere al construcț iei fi zice, aceste bioreactoare pot să fie orizontale sau verticale
(figura 2.5).

Figura 2.5 Bioreactoare cu fibre goale verticale
1 – bioreactor cu fibre goale verticale cu circulație în echicurent;
2 – bioreactor cu fibre goale verticale cu circulație în contracurent.

15
Așa c um se poate observa în figura 2.5, acest tip de bioreactor este constituit dintr -un corp
cilindric vertical. De asemenea, membranele tip fibre goale sunt montate vertical și în același
timp, paralel în interiorul bioreactorului. Substrat ul conținut de medi ul de cultură se introduce pe
la nivelul pă rții inferioare. În interiorul fibrei tubulare, prin canalul central al acesteia , se
realizează circulația mediului, unde intră în contact cu biocatalizatorul. Ceea ce rezult ă în urma
acestui procedeu, și anume pr odusul, va difuza prin porii pereților fibrelor spre exterior și mai
apoi se va efectua evacuarea acestuia prin partea superioară a fermentatorului, în lateral. La fel ca
în cazul bioreactoarelor cu membrană cu amestecare mecanică, sunt simplificate proces ele
postfermentative.
Din punct de vedere al costurilor de construcție și exploatare al fermentatoarelor cu membrane,
aceste bioreactoare sunt cu mult mai costisitoare decât cele clasice. Datorită acestui aspect , sunt
utilizate exclusiv pentru preparare a unor produse cu preț mare, ast fel încât cheltuielile să fie câ t
de mult amortizate (anticorpi, vaccinuri, hormoni, enzime, a ntibiotice, vitamine).
• Bioreactoare pentru medii solide
În figura 2.6 se poate observa bioreactorul cu agitator mecanic excentr ic, un exemplu de
bioreactor pentru mediile solide:

Figura 2.6 Bioreactor cu agitator mecanic excentric
La fel ca în cazul celorlalte tipuri de bioreactoare prezentate, și acest tip are o formă cilindrică.
În acest tip de bioreactor se introduce materie solidă (mediu nutritiv solid). Agitarea acestei
materii solide se efectuează cu ajutorul unui agitator mecanic excentric plasat în interiorul
mediu lui nutritiv solid. Dacă se realizează p rocese aerobe, la nivelul inferior al bioreactorului este

16
o cale de acces a aerului. De această dată omogenizare a este facilitată și de gazele care se degajă
în urma fermentației, iar mai apoi se evacuează pe la parte a superioară, pe lâ ngă agitarea
mecanic ă. În procesul de fermentație se degajă căldură, i ar aceasta este preluată de o pă tură
termică care asigură de fapt sistemul de răcire al bioreactorului.
Bioreactoare le pot fi clasificate și după modul de operare în sistem:
• Bioreactorul discontinuu
Acest tip de bioreactor se caracterizează prin faptul că se operează în perioade bine definite, cu
încărcături porționate, și anume: în primă fază se încarcă compostul în ferm entator, se inoculează,
iar după ce procesul se termină, având o perioadă de timp stabilită, se evacuează mediul de
fermentație conținând produșii de biosinteză. De menționat în cazul acestor bioreactoare este
faptul că amestecarea este ideală.
• Bioreactorul continuu
În cazul acestor bioreactoare operarea se face într -o perioadă de t imp nedefinită, și aceasta se
realizează prin faptul că se adaugă continuu în reactor o soluție de mediu cu un anumit debit, iar
eliminarea biomasei se evacuează cu acelaș i debit. Astfel, volumul total din bioreactor va rămâne
constant.
• Bioreactorul cu re circulare externă
Există situații în care biomasa care este evacuată din fermentator este supusă unei proces de
separare, iar ceea ce rezultă în urma acestui proces se recirculă parțial în bioreactor.

17
3. Studiu de caz: Procesul de obținere a biocombustibilului din
uleiuri vegetale

3.1 Aspecte generale

În conformitate cu [5], p roducția de biodiesel reprezintă un domeniu foarte modern pentru
cercetători și aceasta datorită relevanței pe care o câștigă în fiecare zi, din cauza creșterii
alarmante a prețului petrolului și interesul pentru protejarea mediului înconjurător. Biodieselul
poate să fie obținut dintr -o varietate de surse, incluzând uleiurile vegetale, grăsimi animale și ulei
de gătit folosit.
Uleiurile vegetale, cunoscute și sub n umele de trigliceride, sunt definite din punct de vedere
chimic ca fiind molecule de trigliceride în care un grup de trei grupuri de acizi grași sunt esteri
atașați la o moleculă de glicerol. Acestea provin din semințele oleaginoase regenerabile și pot fi
utilizate prin amestecarea cu combustibilii diesel obținuț i din petrol. Avantajele uleiurilor
vegetale folosite ca biodiesel sunt: portabilitate, disponibilitate rapidă, rentabilitate , conținut mai
mare de că ldură , conținut de sulf și biodegra dabilitate . În figura 3.1 se observă ciclul energetic al
plantelor oleaginoase, respectiv al rapiței:

Figura 3.1 Ciclul energetic al utilizării uleiului de rapită drept biocombustibil
Producerea biod ieselului din uleiurile vegetale se realizează cu ajutorul unui sistem complex.
Acesta presupune mai multe nivele interconectate puternic. Pe lângă nivelele principale de
obținere efectivă a biocombustibilului se remarcă și nivelele secundare, de utilizare a
subproduselor (turtele și glicerina) care au un rol destul de pronunțat în s tabilirea eficienței
economice.

18
Conform [2], e tapele principale care trebuie parcurse, indiferent de sistemul adoptat, p entru a
produce biocombustibili , sunt următoarele:
– Etapa 1: producția agricolă (include toate etapele specifice procesului de agricultură
pentru producerea plantelor ole aginoase )
– Etapa 2: extragerea uleiului
– Etapa 3: degumarea uleiului
– Etapa 4: filtrarea uleiului
– Etapa 5: esterizarea
– Etapa 6: depozitarea ulei ului/esterului
La fel ca și în [2], figura 3.2 oferă o ilustrație a unui exemplu de nivelul de producție pe fazele
sistemului integrat de producere și utilizare a biodieselului din ulei de rapiță:

Figura 3.2 Sistem integrat de producere a biodieselului
3.2 Obiectivul lucrării

Scopul acestei lucrări este de a oferi o perspectivă amănunțită î n înț elegerea unui proces de
obținere a biocombustibililor prin proiecta rea u nor sisteme de reglare a parame trilor cheie în
acest proces: temperatură, presiune, nivel, rotațiile pe minut ale agitatorului din bior eactor și pH.
A fost realizată p roiectarea sistemelor de reglare pentru tem peratură, nivel și presiune, în timp ce
pentru pH și rotații le pe minut ale agi tatorului vom enunța doar principiile de funcționare și
mecanismele alese. Așa cum am prezentat anterior, întreg procesul de producere a
biocombustibililor este cons tituit din mai multe etape, însă etapa de interes, și cea în care este
necesară reglarea pa rametrilor menționați mai sus, este degumarea uleiului. Acest proces
presupune eliminarea gumelor din componenț a uleiurilor vegetale. Gumele sunt niște substanțe
care se află în lipoizii vegetali și animali, chimic descriși ei sunt fosfo -lipoizi, uitili pe ntru
metabolismul plant elor ș i animalelor. Prin acumulare, acestea reduc considerabil performanțele

19
termodinamice ale motoarelor, și reprezintă un inconvenient chiar și atunci câ nd uleiurile
vegetale sunt folosite în alimentație.
3.3 Automatizarea proce sului de obținere a biocombustibililor

Există mai multe metode de degumar e a uleiurilor, acestea diferă î ntre ele prin faptul că se
folosesc bioreactori diferiți, pentru fiecare metodă în parte este n ecesară o construcție
corespunză toare a fermentatoru lui. De asemenea se introduc compuș i diferiți sau soluții diferite ,
sunt valori ale temperaturii ș i pH-ului diferite . Pentru acest studiu de caz, am ales o metodă de
degumare enzimatică , care constă în bio degradarea fosfolipidelor prin hidroliza enzimatică ,
procedeu care implic ă un timp relativ mic de procesare. A m ales un bioreactor cu volumul de
1000 de litri, proces ul desfă șurându -se optim la temperaturi de peste 40 grade C elsius și pH la
valorea 5.
Echipamentul este constituit dintr -un bioreactor, o unitate de contr ol și o aplicaț ie software care
poate comanda parametrii monitorizați (temperatură, presiune, nivel, rotații pe minut, pH) .
Omogenitatea compostului este asigurată de agitator, iar termperatura este controlată printr -o
pătură electrică.
3.3.1 Controlul temperaturii

În majoritatea aplicațiilor prac tice care implică un sistem de încălzire, elementul de execuție
este c ontrolat de un contactor cu două stări posibile: deschis sau înc his. Pătura electrică reprezintă
elementul de execuție î n acest studiu de caz, iar aceasta controlează temperatura din rezervor,
scopul fiind să se mențină temperatura la valoarea dorită. În principiu sistemele de control al
temperaturii pot fi aproximate la o funcție de transfer de ordinul întâi cu timp mort, iar constanta
de timp să depindă de coeficientul de căldură, coeficientul de temperatură etc.
Pentru a se putea realiza un sistem de control al temperaturii, avem nevoie de o funcție de
transfer a temperaturii. În conformitate cu [6], aceasta poate fi a flată astfel: dacă θ este
temperatura unui lichid introdus într -un vas, care este încălzit cu o pătură electrică, q este fluxul
de caldură al păturii electrice, k este debitul cons tant, P un coeficient de căldură specific, R este
rezistența termică a izolației vasului, iar C este capac itatea termică a apei, atunci:
𝜃(𝑠)
𝑞(𝑠)=𝑏
𝑠+𝑎𝑏 , (3.1)
Unde a = kP + 1
𝑅 , b = 1
𝐶
Potrivit lui Ziegler și Nichols, un proces în buclă deschisă poate fi aproximată de următoarea
funcție de transfer:

20
H(s) = 𝐾 𝑒−𝑠𝜏
1+𝑠𝑇 , (3.2)
Coeficienții K, 𝜏 și T sunt gă siți prin metoda gra fică, aceasta realizându -se prin intermediul
graficului cu ră spunsul la treap tă a procesului.
Așa cum am menționat anterior, procesul de degumare se realizează la temperaturi de peste 400
C. A șadar, conform [6], presupunem că avem răspunsul indicial procesului, timpul mort este de
30 minute, iar timpul necesar pentru ca temperat ura să crească de la 100 C la 600 C este de 230
minute, atunci parametrii vor fi:
K = 50;
τ = 30;
T = 230
Astfel avem funcția de transfer:
H(s) = 50 𝑒−30𝑠
1+230 𝑠 (3.3)
Răspunsul indicial al funcției H(s), reprezentată în relația 3.3 este ilustrat în figura 3.3 , în urma
rulării unor teste în Simulink.

Figura 3.3 Răspunsul indicial al funcției de transfer H(s)
Controlul temperaturii se realizează cu un regulator de tip PID . Temperatura lichidului este
măsurată cu ajutorul unui senzor de tempe ratură, și mai apoi, valoarea mă surată este comparată
cu valoarea temperaturii dorite, formân du-se astfel eroarea. Temperatura se menține la valoarea
dorită, d acă eroarea tinde către zero. Când valoarea mă surată se aprop ie de cea dorită,

21
alimentarea pă turii electrice se reduce progresiv. Regulator ul este folosit doar pentru încălzire,
răcirea făcâ ndu-se natural. Regulatoarele de tip PID sunt folosite cel mai des pentru reglarea
temperaturii.
În concordanță cu [7], componenta proporțională , cea integrală și cea derivativă sunt calculate
utilizând algoritmul Ziegler -Nichols bazat pe testele funcț iei de transfer în buclă deschisă și buclă
închisă. În tabelul 3.1 , sunt ilustrați parametrii propuși de Nichols pentru regulato arele de tip P,
PI si PID:
Tabelul 3.1 Parametrii pentru regulatoare P, PI și PID
K T τ
P 𝑇
𝜏 – –
PI 0.9 𝑇
𝜏 3.3 τ –
PID (1.2÷2) 𝑇
𝐾𝜏 2 τ 0.5 τ

Pentru acest studiu de caz parametrii vor fi calculați astfel:
Kp = 1.2 𝑇
𝐾𝜏 = 0.184
TI = 2 τ = 60 ; T D = 0.5 τ = 15
Funcția de transfer a regulatorului PID este dată de următoarea funcție d e transfer:
R(s) = K p(1+ 1
𝑇𝐼𝑠 + T Ds) (3.4)
Dacă se înlocuiesc valorile parametrilor regulatorului, ecuația (3.4) devine:
R(s) = 0.184(1+ 1
60𝑠 + 15s) (3.5)
În figura 3.4 este realizat sistemul de reglare automată a temperaturii. S e pot observa 2 blocuri
principale: unul reprezentând r egulatorul PID, iar celălalt funcția de transfer H(s). Pe lângă
aceastea, mai este reprezentat timpul mort (tau), intrarea treaptă (step) și ieșirea grafică (scope).

Figura 3.4 Sistemul de reglare automată a temperaturi i

22
Pentru a putea seta parametrii conform blocului PID din MATLAB (figura 3.5) , am calculat
componenta proporțională P, cea Integrală I, cea derivativă D, iar coeficie ntul de filtrare N l -am
ales după cum urmează :
Kp = P = 0.184;
1
𝑇𝑖 = I = 0. 016;
TD = D = 15;
N = 0.1;

Figura 3.5 Parametrii regulatorului PID
Așa cum se poate observa în figura 3.6 , răspunsul la tre aptă al sistemului de reglare automată,
cu parametri regulatorului PID setați ca în figura 3.5 , are un timp tranzitoriu de 519 unități de
timp, ceea ce este destul de mult , de altfel și suprareglajul este de 61.1% care este de asemenea
foart e mare. Se poate observa că sistemul se stabilizează, îns ă având în vedere performanțele
prezentate anterior, va fi nevoie de o acordare a regulator ului, pentru ca suprareglajul să fie sub
5% și implicit timpul tranzitoriu să fie mai mic. Avem nevoie de o reglare mai rapidă a
procesului, pentru mărirea producție i.

23

Figura 3.6 Răspunsul indicial al sistemului de reglare automată a temperaturii
Deoarece această soluție nu es te optimă, am ales să acordez parametrii regulatorului PID , cu o
unealtă oferită de Simulink . În figura 3.5 este ilus trată fereastra unde se pot seta componentele
regulatorului PID, însă sub câmpurile unde se completează valorile parametrilor, este un buton
numit “Tune…” pe care dacă se apasă click va apărea o fereastră, ilustrată în figura 3 .7, în care
prin anumite ope rații simple efectuate cu mou se-ul se pot seta noi parametri , care vor face ca
sistemul să ră spundă într -un mod corespunză tor. În partea inferioară a ferestrei este o imagine,
unde sunt trasate două grafice. U nul este desenat cu o linie punctată ilustrând răspunsul
sistemului la treaptă cu parametrii regulatorului deja setați și unul este desenat cu o linie continuă
ilustrând răspunsul sistemul ui la treaptă cu alți parametri ai regulatorului. Componentele
regulatorului se modifică atunci când modificăm cu ajutorul mouse -ului, timpul de ră spuns al
sistemului ș i comportamentul tranzitoriu. În partea superioară a ferestrei sunt localizate două
segmente, unul pentru timpul de răspuns și sub acesta , unul pentru comportamentul tranzitori u.
Pe fiecare dintre aceste două segmente se află un punct ce poate fi mișcat cu mouse -ul, acesta
setează de fapt niște valori. În cazul segmentului cu timpul de răspuns , am mutat punctul spre
dreapta până la valoarea 98.78 , iar graficul s -a modificat în timp real, timpul tranzitori u devenind
203 unită ți de timp, considerabil mai mic față de situația prezentată în figura 3.6 . Pe segmentul ce
ține de comportamentul tranzitoriu am setat punctul la valoarea 0.6 9, ceea c e a redus considerabil
supraregl ajul, ajungând la valoare a de 3.92%, fiind sub 5% . Prin apăsarea butonului “ Update
Block ” din colțul din dreapta -sus al ferestrei, parametrii se v or actualiza automat (figura 3.8 ), iar
răspunsul sistemului la tre aptă cu regulatorul acordat va fi unul satisfăcator (figura 3.9 ).

24

Figura 3.7 Ferea stra de acordare a parametr ilor regulatorului PID

Figura 3.8 Parametrii regulatorului PID reactualizați

25
Figura 3.9 Răspunsul sistemului la treaptă avâ nd regulatorul recon figurat
Așadar, comportamentul sistemului de reglare devine unul optimal. Suprareglajul este sub 5%,
iar timpul tranzitoriu este satisfăcător de bun, pentru un pro ces lent. Cu aceste performanțe,
putem vorbi despre un sistem care controlează temperatura din interiorul bioreactorului astfel
încât să fie facilitate reacțile chimice, în final ajungându -se la un produs de calitate.

3.3.2 Controlul presiunii

Procesul ce trebuie reg lat în acest caz , potrivit [8][9] , ilustrat în fi gura 3.10 , este reprez entat de
un recipient închis, reprezentân d corpul bioreactorului, și două conducte. Conducta de intrare are
atașată o valvă care controlează automat debitul de intrare F a. Controlul se face luând în
considerare valoarea presiunii mă surată (p) prin intermed iul senzorului de presiune și presiunea
dorită (p0) (comandată) în incintă . Conducta de ieș ire are o valvă (R) care poate fi acționată
manual , controlând debitul de ieș ire F e.

Figur a 3.10 Schema instalației de reglare a presiunii

26
Ca și în cazul temperaturii, pentru a putea vorbi de reglarea presiunii, este ne cesară o funcție de
transfer, iar aceasta o vom afla prin intermediul calculului modelului dinamic , ca și în [8][9] ,
pentr u o capacita te pneumatică. Pornim de la urmă toarea formulă:
pV = MRT (3.6)
unde: M – masa gazului
V – volumul
R – constanta universală a gazelor
În continuare vom deriva ecuația 3.6 în raport cu timpul și vom avea următorul rezultat:
V 𝑑𝑝(𝑡)
𝑑𝑡 = RT 𝑑𝑀(𝑡)
𝑑𝑡 (3.7)
Însă, 𝑑𝑀(𝑡)
𝑑𝑡 = F a(t) – Fe(t) (3.8)
Și înlocuind în ecuația 3.7 obținem:
V 𝑑𝑝(𝑡)
𝑑𝑡 = RT (Fa(t) – Fe(t)) (3.9)
Debitul de evacuare F e are urmă toare a formulă:
Fe = k √𝑝(𝑝−𝑝𝑐) (3.10)
unde: k – constantă determinată de rezistența pneumatică a tra seului de evacuare
pc – presiunea la consumator
În continuare vom dezvolta în serie ecuația 3.10 în jurul punctului nominal (staționar) de
funcționare:
Fe = F e0 + (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)|p=p0 (𝑝−𝑝0)
1! + (𝜕2𝐹𝑒
𝜕2𝑝)|p=p0 (𝑝−𝑝0)2
2! (3.11)
Din ecuația 3.11 se va reține doar partea liniară , valabilă pentru presiunea p și debitul F e:
Fe (t)= F e0 + (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)|p=p0 (𝑝(𝑡)−𝑝0) sau ∆Fe (t)= Fe0 + (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)|p=p0 ∆𝑝(𝑡) (3.12)
Variabilele în timp sunt: p(t) = p 0 − ∆p(t) (3.13)
Fa(t) = F a0 − ∆Fa(t) (3.14)
Fe(t) = F e0 − ∆Fe(t) (3.15)

27
Din ecuaț iile 3.9 , 3.12 și eliminând regimul staționar, deoarece :
Fa0 – Fe0 = 0 , rezultă
∆Fa (t) − (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 ∆𝑝(𝑡) = 𝑉
𝑅𝑇 𝑑(∆𝑝(𝑡))
𝑑𝑡 (3.16)
Mărimile adimensionale ale canalului de execuție se obțin prin normare. Astfel avem:
y(t) = ∆𝑝(𝑡)
𝑝0 reprezintă mărimea reglată (3.17)
m(t) = ∆𝐹𝑎(𝑡)
𝐹𝑎0 reprezintă mărimea de execuție (3.18)
Înlocuind ecuațiile 3.17 și 3.18 în 3.16 va rezu lta:
VR (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 𝑑𝑦(𝑡)
𝑑𝑡 + y(t) = (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 𝐹𝑎0
𝑝0 m(t) (3.19)
Acest proces poate să fie modelat prin intermediul unei funcție de transfer de forma:
P(s) = 𝐾𝑝
𝑇𝑝𝑠+1 (3.20)
Întorcându -ne la ecuația 3.19, aceasta devine:
Tp 𝑑𝑦(𝑡)
𝑑𝑡 + y(t) = K p ∙ m(t) (3.21)
Din relația 3.21 rezultă:
Tp = 𝑉
𝑅𝑇 (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 (3.22)
Kp = (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 𝐹𝑎0
𝑝0 (3.23)
Derivata de ordinul 1 nu se va calcula explicit, însă vom considera notația următoare:
1
𝑅𝑝 = (𝜕𝐹𝑒
𝜕𝑝)−1|p=p0 (3.24)
Pentru calculul numeric al parametrilor de mai sus, vom avea nevoie de datele acestui proces,
așadar am ales următoarele: T = 600 C ≈ 333 Kelvin, p 0 = 0.4 atm, V = 1000 litri, R= 0.08206 L
atm K-1 mol-1, Fa0 = 10 l /min și R p = 2 astfel vom obține:
Kp = 1
2∙10
0.4 = 12.5 ;

28
Tp = 1
2∙1000
333 ∙ 0.08206 ≈ 18
Înainte de a proiecta sistemul de reglare, trebuie sa lu ăm în considerare și influența instalației
fizice. În afară de para metrii funcției de transfer aflați anterior, trebuie să fie identificate și
influența elementului de execuție și influența traductorului. Funcția de transfer ce cuprinde
modelarea elementului de execuție, traductorului și procesului este de forma:
H(s) = K t 𝐾𝐸
𝑇𝐸𝑠+1 𝐾𝑝
𝑇𝑝𝑠+1 (3.25)
În aplicațiile realizate în viața de zi cu zi, constanta de timp T E este mult mai mică dec ât
constanta de timp T p, ca urmare nu se mai ia în considerare numitorul funcției de transfer a
elementului de execuție , relația 3.25 va avea forma:
H(s) = 𝐾𝑇𝐾𝐸𝐾𝑝
𝑇𝑝𝑠+1 (3.26)
Valorile K T și K E sunt următoarele: K T = 0.5
KE = 1.5
Vom nota 𝐾𝑇𝐾𝐸𝐾𝑝 cu K F, iar H(s) devine:
H(s) = 𝐾𝐹
𝑇𝑝𝑠+1 (3.27)
Iar valorea lui K F după înmulțiri o voi aproxima la: K F = 9
Pentru a reprezenta c orect întreg procesul trebuie să se ia în considerare și fenomenele de
transport ale fluidului de la punctul de masură din bioreactor la traductor, iar aceasta se va
echivala cu un timp mort:
τ = 𝐿
𝜀 = 5
Unde: L = lungimea conductei, o voi alege ca valoare de 5 metri
𝜀 = viteza de deplasare a fluidului, o voi alege de 1 m/s
Funcția de transfer a î ntregului proces este următoarea:
H(s) = 𝐾𝐹𝑒−𝜏𝑠
𝑇𝑝𝑠+1 (3.28)
Dacă facem toate înlocuirile în relația 3.28 rezultă:
H(s) = 9 𝑒−5𝑠
18𝑠+1 (3.30)

29
Așa cum am procedat și în cazul temperaturii, în urma simulărilor efectuate în simulink, am
obținut răspunsul indicial (figura 3.11) al funcției H(s), în cazul acesta , funcție corespondentă
presiunii:
Figura 3.11 Răspunsul indicial al funcției H(s) corespondentă presiunii
Pentru reglarea automată a presiunii se folosesc de regulă algoritmi de reglare de tipul PI. În
acest studiu , pentru procesul H(s) , conform [8][9] , parametrii regulatorului se calculează prin
metoda Kopelovici, deoarece aces t tip de regulator asigură un ră spuns aperiodic și de durată
minimă.
Parametrii se vor calc ula după urmă toarele formule:
TI = 0.8τ + 0.5 Tp = 13 (3.31)
KR = 0.6 𝑇𝑝
𝜏𝐾𝐹 = 0.24 (3.32)
Forma generală a unui regulator de tip PI este următoarea:
R(s) = K R(1 + 1
𝑇𝐼𝑠) (3.33)
După ce se înlocuiesc numeric valorile parametrilor și aducând ecuația 3.33 forma unei funcții de
transfer, pentru a se putea implementa în Simulink, vom avea:
R(s) = 3.12𝑠 + 0.24
13𝑠 (3.34)

30
Sistemul d e reglare automată a presiunii se poate observa în figura 3.12. Regulatorul R(s), funcția
de transfer a presiunii H(s), timpul mort (tau), semnalul treaptă (step) și ieșirea grafică (scope):
Figura 3.12 Sistemul de regla re automată a presiunii
Așa cum se poate observa în figura 3.13 răspunsul sistemului la treaptă are suprareglajul mult
mai mare decât limita admisibilă de 5%. Aceasta se poate dator a aproximărilor și inexactității
datelor. Ca urmare este necesară o acor dare a regulatorului.
Figura 3.13 Răspunsul indicial al sistemului de reglare automată a pres iunii
Pentru a obține un rezultat corect, am re alizat mai multe simulări, schimbâ nd progresiv
componenta T I a regulatorului de tipul PI, astfel sistemul arată ca în figura 3.14 , iar rezultatul se
poate observa în figura 3.15 .

Figura 3.14 Sistemul de reglare automată al pre siunii cu regulatorul acordat

31
Figura 3.15 Răspunsul sistemului de reglare automată a presiunii cu regulatorul aco rdat
În concluzie, avem un rezultat satisfăcător. Suprareglajul este mai mic de 5%, acesta fiind de
3.65%, iar timpul tranzitoriul este de 50 de unitați de timp. Aceste performanțe asigura reglarea
presiunii într -un mod corespunzător, fară ca reacțile s a experimenteze presiuni inconvenie nte,
astfel producerea combustibilului va fi una calitativă.

32
3.3.3 Reglarea nivelului

Reglarea nivelului se face , conform [8][9] , luând în considerare debitul de intrare care este
variabil, și debitul de ieșire care poate să fie constant sau variabil. Această situați e este ilustrată în
figura 3.16 ; se observă prezența conductei de intrare de care este atașată o valvă care poate să fie
comandată, rezervorul și două conducte de ieșire de care s unt atașate două valve ce pot să fie
comandate manual, în să pe o conductă se asigură debit co nstant, iar pe a doua se asigură debit
variabil.

Figura 3.16 Schema instalației de reglare a nivelului
Pentru acest studiu de ca z se va considera debitul de ieș ire a fi constant, iar cel de intrare
variabil (figura 3.17 ). Ca să putem face reglarea nivelului este nevoie de funcția de transfer a
procesului. Aceasta o vom afla , în concordanță cu [8][9] , prin cal culul model ului dinamic pentru
evacuare la debit constant.

Figura 3.17 Schema instalației de reglare a nivelului cu debit de evacuare constant

33
Pornind de la regimul staționar al procesului, în care debitul de int rare este egal cu debit ul de
ieșire, î n acest caz acumularea este nulă în sistem, ac est fenomen este modelat de urmă toarea
formulă:
ρFa0 – ρFe0 = 0 (3.35)
unde: Fa0 – debitul de alimentare
Fe0 – debitul de evacuare
ρ – densitatea lichidului
În regimul dinamic al procesului, regimul de curgere constă în faptul că diferența dintre debitul
de intrare și debitul de evacuare este compensată de cantitatea acumulată în corpul bioreactorului.
Iar formula care modelează a cest fenomen este:
ρFa0 – ρFe0 = 𝑑
𝑑𝑡 M(t) = ρS 𝑑𝐿(𝑡)
𝑑𝑡 (3.36)
unde: S – secțiunea corpului bioreactorului
L(t) – nivelul lichidului la momentul t
M(t) – masa lichidului la momentul t
Variabilele în timp sunt:
L(t) = L 0 + ∆L(t) (3.37)
Fa(t) = F a0 + ∆Fa(t) (3.38)
Înlocuind relațiile 3.37 și 3.38 în relația 3.36, va rezulta:
ρ(Fa0 + ∆Fa(t)) – ρFe0 = 𝑑
𝑑𝑡 M(t) = ρS 𝑑(𝐿0 + ∆L(t))
𝑑𝑡 (3.39)
Eliminând relația 3.35, adică regimul staționar, se va obține:
∆Fa(t) = S 𝑑 ∆𝐿(𝑡)
𝑑𝑡 (3.40)
Mărimile adimensionale sunt următoarele:
y(t) = ∆L(t)
𝐿0 – mărimea reglată (3.41)
m(t) = ∆𝐹𝑎(t)
𝐹𝑎0 – mărimea de execuție (3.42)

34
Dacă se înlocuiesc relațiile 3.41 și 3.42 în 3.40 se va ajunge la următoarea relație:
m(t) = 𝑆𝐿0
𝐹𝑎0 𝑑𝑦(𝑡)
𝑑𝑡 = 𝑉0
𝐹𝑎0𝑑𝑦(𝑡)
𝑑𝑡 (3.43)
Prin integrarea relației 3.43 va rezulta:
y(t) = 𝐹𝑎0
𝑉0 ∫𝑚(𝑡)𝑡
0𝑑𝑡 (3.44)
Astfel, funcția de transfer a canalului de execuție de la variația debitului de alimentare la variația
nivelului este u rmătoarea:

P(s) = 1
𝑇𝑝𝑠 (3.45)
Unde: 𝑇𝑝 = 𝑉0
𝐹𝑎0
Așa cum am procedat și la reglarea presiunii, înainte de a proiecta sistemul de r eglare , trebuie să
luăm în considerare și influența instalației fizice. În afară de parametrii funcției de transfer aflați
anterior, trebuie să fie identificate și influența elementului de execuție și influența traductorului.
Iar pentru un proces de umpler e-golir e fără autostabilizare, funcția de transfer ce cuprinde
modelarea elementului de execuție, traductorului și procesului este de forma:
N(s) = K T 𝐾𝐸
𝑇𝐸𝑠+1 1
𝑇𝑝𝑠 (3.46)
În aplicațiile realizate în viața de zi cu zi, constanta de timp T E este mult mai mică decât
constanta de timp T, ca urmare nu se mai ia în considerare numitorul funcției de transfer a
elementului de e xecuție , iar relația 3.46 va avea forma:
N(s) = 𝐾𝑇𝐾𝐸
𝑇𝑝𝑠 (3.47)
Pentru a avea o formulă numerică a funcției de transfer, am ales următo arele:
KT = 1;
KE = 2;
Iar datele stabilite anterior:
V0 = 1000 litri
Fa0 = 10 l/min
Și constanta de timp va fi: Tp = 100

35
Deci, funcția de transfer a canalului de execuție de la variația debitului de alimentare la variația
nivelului e ste:
P(s) = 1
100 𝑠 (3.48)
Funcția de transfer numerică luând în considerare traductorul și elementul de execuție este:
N(s) = 1
50𝑠 (3.49)
Pentru reglarea acestui proces, potrivit [8][9] , se propune un regulator d e tip P. De asemenea se
impune , pentru un astfel de proces, ca sistemul în circui t închis să aibă o caracteristică transpusă
prin funcția de tra nsfer cores punzătoare unui element cu întârziere de ordinul 1. Cu alte cuvinte,
funcția de transfer în buclă închisă, după aplicarea regulatorului de tip P, va fi de forma:
H0(s) = 1
𝑇𝑠+1 (3.50)
Constanta de timp T, va fi aleasă pentru impunerea performanțelor sistemului, astfel se va afla
regulatorul de tip P.
Pornind de la funcția de transfer în circuit deschis a procesului:
Hd(s) = R(s)N(s) (3.51)
Va rezulta: Hd(s) = K R 𝐾𝑇𝐾𝐸
𝑇𝑝𝑠 (3.52)
Relația 3.50 mai poate fi scrisă și sub forma:
H0(s) = 𝐻𝑑(𝑠)
1+𝐻𝑑(𝑠) (3.53)
Prin înlocuirea relației 3.52 în relația 3.53 se va obține următoarea relație:
H0(s) = 𝐾𝑅𝐾𝑇𝐾𝐸
𝑇𝑝𝑠+𝐾𝑅𝐾𝑇𝐾𝐸 (3.54)
Pentru a se respecta forma relației 3.50 se va da factor comun 𝐾𝑅𝐾𝑇𝐾𝐸 și se va ajunge la forma:
H0(s) = 1
𝑇𝑝
𝐾𝑅𝐾𝑇𝐾𝐸𝑠+1 (3.55)
Cu alte cuvinte: T = 𝑇𝑝
𝐾𝑅𝐾𝑇𝐾𝐸 (3.56)
În urma simulărilor efectuate în Simulink pentru performanțe satisfăcătoare, se alege:
T = 20

36
astfel va rezulta:
KR = 2.5
Iar sistemul în buclă închisă va fi de forma:
H0(s) = 1
20𝑠+1 (3.57)

Schema sistemului în b uclă închis ă a reglă rii nivelul ui este ilustrată în figura 3.18 :

Figura 3.18 Sistemul de reglare al nivelului în buclă închisă

În graficul 3.19 se poate observa răspunsul la treaptă al sistemului regla t. Nu există suprareglaj ,
iar timpul tranzitoriu este de 40 unități de timp.
Figura 3.19 Răspunsul la treaptă al sistemului în bucla închisă

37
3.3.4 Controlul pH -ului

Pe lângă temperatură, în conformitate cu [10], pH-ul este u nul dintre principalii factori
influenți, implicați în procesele de fermentație. Abaterile de la valorile opti me pentru aceste
procese pot să ducă la pierderea activității prin denaturarea ireversibilă a proteinelor. De
asemenea, activitatea en zimatică es te cea mai productivă la o anumită valoare a pH -ului din
mediul de cultură, ceea ce duce la faptul că este necesară punerea în aplicare a unor reguli pentru
a se asigura că procesul urmărește cerințele de performanță. Schimbarea pH -ului este cauzată de
mai multe cauze, printre cele mai importante sunt următoarele:
– Supraalimentarea substratului influențează celulele să producă acizi organici, ceea ce
duce la scăderea pH -ului.
– Lipsa substratului de carbohidrați face ca celulele să consume proteinele din med iul de
cultură, ceea ce duce la creșterea ph -ului.
În figura 3.20 , potrivit [11], se poate observa o schemă generică pentru reglarea pH -ului:

Figura 3.20 Schema generică a reglării pH -ului
Pentru a considera pH -ul drept o variabilă controlată, se fo losește un senzor de pH, care
măsoară nivelul pH și îl trimite sub formă de semn al unui controler, care poate să fie un
calculator , de exemplu. Acest control er primește valoarea pH -ului din bioreactor și o compară cu
valoarea pH -ului setat, ceea ce se numește referință. Dacă există o diferență între aceste două
valori, apare termenul de eroare, iar controlerul face reglaje corespunzătoare prin manipularea
pomp ei pentru substanțe acide sau a pompei pentru substanțe bază.
În viața de zi cu zi, bioreactoarele utilizează de fapt control de tip on -off pentru pH. Acest
control ce include pozițiile de on și off este construit astfel în cât elementul ce controlează
adăugarea de reactivi este întotdeauna setată într -una dintre cele do uă poziții, fie complet deschis,

38
fie complet închis. Un aspect foarte important în controlul pH -ului prin acest tip de controler este
timpul de așteptare, care are rolul de a oferi timp re acților de neutralizare să se finalizeze.
Pentru acest stud iu de caz am folosit un sistem de regl are al pH -ului de tip on -off. Aceasta
constă în folosirea unui senzor de pH , care va trimite valorile cu nivelul pH -ul din mediul de
cultură unei plă cuțe A rduino, care mai apoi în funcție de valoarea citită de sen zor, va transmite
un semnal că tre un releu, care va porni sau nu pompa de substanțe acide sau pompa de substanțe
bazice. Valoarea de referință a pH -ului pentru acest studiu de caz este 5, așadar atu nci câ nd
valorile citite de senzor vor fi sub 5, se va porni pompa de substanțe bazice, iar dacă valorile
citite de senzorul de pH, depă șesc valoarea 5 se va por ni pompa de substanțe acide. Câ nd pompa
se pornește, în ambele cazuri, aceasta va sta pornită un timp prestabilit, iar apoi până câ nd
senzorul va mă sura alte valori, se va aștepta o perioadă pentru ca reacți ile să se efectueze.
3.3.5 Controlul agitatorului

Sistemul de agitare are rolul de a ofe ri o amestecare corespunzătoare astfel încât să crească rata
de transfer a masei și pentru a sparge bulele formate de anumite gaze. În figura 3.21 , ca și în [12],
este ilustrată schema generică a unui agitator:

Figura 3.21 Schema gen erică a unui agitator
Se pot observa, în figura 3.21 componentele principale ale unui agitator. Motorul ce acționează
întreg sistemul de agitare, un reductor de viteză , o supapă mecanică , un ax, un rotor și paletele
acestuia. În industrie se folosesc două tipuri de agitatoare, unul cu intrarea prin partea superioa ră
a bioreactorului (figura 3.22 ) și unul cu intrarea prin partea inferioa ră a bioreactorului (figura
3.23).

39

Figura 3.22 Agitator superior introdus Figura 3.23 Agitator inferior introdus
Motoarele pentru sistemul de amestecare monofazice (240V) sunt folosite pentru bioreactoare
de dimensiuni mici, iar pentru bioreactoare mai mari, trebuie folosit un motor trifazic (430V).
Pentru acest studiu de caz am ales ca rotațiile pe minut să fie constante. Viteza acestora
depinzând de et apele procesului de fermentație.

40
4. Concluzii și perspective de viitor
4.1 Perspective de viitor și soluția IoT pentru producerea bio combustibililor

La început de mileniu a fost introdus termenul de “Internet of Things” (IoT). Acest termen
definește o rețea internă între dispozitivele fizice (figura 4.1) cum ar fi: mașini, clă diri etc. Cu alte
cuvinte tot ceea ce conține elemente el ectronice, un software, senzori, elemente de acționare ș i
conectivitate la rețea, poate să facă parte dintr -o rețea IoT , deoarece colectarea și schimbul de
date între ele este posibil. IoT permite obiectelor să fie urmărite sau controlate de la d istanță pr in
intermediul infras tructurii rețelei, creând oportunități pentru integrări directe a lumii fizice în
sistemele computerizate rezultând eficiență, acuratețe, beneficiu economic și în reducerea
intervenților umane. În mod general IoT oferă conectivitate av ansată între obiecte, sisteme și
servicii care depășesc limitele de cumunicare sistem la sistem, și acoperă o varientate de
protocoale, domenii și aplicații. Interconectarea acestor sisteme integrate va duce la facilitarea
automatizării tuturor ramurilor d e dezvoltare, dar și la extinderea unor anumite ramuri, precum
rețele inteligente, care vor avea drept rezultat dezvoltarea orașelor inteligente. Pe lângă
extinderea automatizării prin conectarea la internet a dispozitivelor în diferite domenii de
producți e, se dorește ca IoT să ofere generarea diferitelor informații din diferite locații pentru o
mai bună sto care și procesare a unor parame trii ce pot duce la un sistem intel igent d e
management al energiei consum ate.

Figura 4.1 Internet of Things
În contextul unui bioreactor ce este folosit în producerea biocombustibililor, se poate folosi
interconectarea unor sisteme de dispositive IoT pentru a crea o soluție in teligentă de automatizare
a procesu lui de producție de biocombustib il dintr -un bioreactor. Pentru realizarea acestui lucru,
se vor folosi diferiți senzori și circuite special e, care vor fi controlate de o unitate centrală.

41
Această unitate centrală va avea rolul de a monitoriza într -un mod constant datele transmise de
senzori. Aceste date pot fi transmis e mai departe pe diferite dispoz itive: tablete, telefoane. Mai
mult de atât , nu este necesar ca operatorii umani să fie în apropierea bioreactoarelor, comenz ile
putând fiind date de la distanță. În principiu soluția IoT pentru producerea biocombustibililor se
conturează în jurul faptului că procesul în sine poate să fie monitorizat și controlat de la distanță,
aceasta ușurând întreg procesul de producție. Ca r ezultat evident ar fi creșterea producției și
utilizării biocombustibililor ceea ce ar fi benefic pentru mediul înconjurător.
4.2 Concluzii

Automatizarea unui bio reactor este un proces complex ș i reprezintă o sarcină dificilă deoarece
acestea lucrea ză cu materiale organice ce pot avea o evoluție necontrolabilă cu toate că schema
de reglare este pregătită temeinic. D e asemenea, numărul mare de parametri , metodele diverse de
control ș i multitudinea de biomateriale ș i procese reprezintă alte probleme at unci c ând se pune
problema automatiză rii unui bioreactor. Cu toate acestea, un număr mare de industrii au început
să folosească bioreactoare, cele mai no tabile fiind cea farmaceutică, alimentară , dar și cea a
producerii de biocombustibili . Pentru a se asi gura un produs finit, de calitate, cu o productivate
cât mai ridicată și cu costuri minime se impune un control optimal al acestor procese, aceasta
fiind posibil doar prin automatizarea proceselor respective.
Performan țele unui bioreactor nu sunt dete rminate numai de productivitate, ci și de calitatea
procesului, deteminată în principal de variațiile variabilelor de proces. Deoarece fluctuațiile în
aceste cantități afectează în mod direct variabilitatea proprietăților produsului, combaterea
distorsiuni lor este sarcina principală a asigurării practice a calității. Un mod simplu de a reduce
această variabilitate este menținerea procesului de formare a produsului sub control. Din această
cauză s -au ales metode de control prin sisteme de reglare automată în buclă închisă, iar pentru
simplitate și reducerea costurilor, în cazul pH -ului și rotaților pe minut ale motorului , s-au ales
mecanisme de control ușor de procurat și folosit.
Tehnicile de reglare automată prin sistemele de reglare automată în buclă în chisă sunt cele mai
bune în asigurarea unei producții însemnate a proceselor industriale de cultivare și, astfel, în
asigurarea calitații produselor lor. Chiar și sistemele de reglare automată simple, așa cum am
relizat în această lucrare pot imbunătății î n mod eficient calitatea produsului. Realizarea unui
produs de calitate, nu numai că ne va satisface nevoile într -un mod corespunzător, ci va fi
benefic, în acest caz, și pentru mediul înconjurător.
În contextul unui viitor în care tot ce ne înconjoară se va afla într -o strânsă legătură,
automatizarea reprezintă singura soluție. Rezultatul acestei legături va putea fi unul pozitiv doar
dacă inginerii automatiști vor avea o viziune clară asupra proceselor și tehnologiilor aflate pe
piață. Așadar, î n viit or, principalul mod de producț ie a produselor organice va fi cu ajutorul
bioreactoarelor. Iar în acest context va fi nevoie de un inginer automatist bine pregătit care va
putea oferi robustețe lumii înconjurătoare.

42
Bibliografie

[1] Robert Rapier “Renewab le Gains Offset Coal’s Decline In 2016”, 07 noiembrie 2017 , Online :
https://www.financialsense.com/robert -rapier/renewable -gains -offset -coals -decline -in-2016
[2] “TRATAMENTUL CHIMIC AL ULEIULUI ÎN SCOPUL OBȚINERII BIODIESELULUI/
CHEMICAL TREATMENT OF THE OIL WI TH AIM OF BIODIESEL OBTAIN” Online :
http://m ultilingual.bionetsyst.com/images/docs/9966193561335502696.pdf
[3] Irina Ramona Pecingină “ BIOTEHNOLOGII DE OBȚINERE A COMBUSTIBILILOR ALTERNATIVI DIN
ALGE MARINE ”, Online : http://www.utgjiu.ro/revista/ing/pdf/2011 -3/44_IRINA_RAMONA_PECINGINA.pdf
[4] Matei Marius Alexandru “BIOREACTOARE”, 16 Octombrie 2016, Online :
https://www.sli deshare.net/mateimariusalexandru7/bioreactoare -67236849
[5] Ayhan Demirbas, Abdullah Bafail, Waqar Ahmad and Manzoor Sheikh “ Biodiesel production from non -edible
plant oils ”, Energy Explor ation & Exploatation 2016, Online :
http://journals.sagepub.com/d oi/pdf/10.1177/0144598716630166
[6] Jagadeesh Chandra A.P , R.D Sudhaker Samuel “ Modeling, Simulation and Control of Bioreactors Process
Parameters – Remote Experimentation Approach ” @2010 International Journal of Computer Applications (0975 –
8887) Volu me 1 – No. 10

[7] Pao C. Chau. Chemical Process Control: A First Course with MATLAB. 2001 .

[8] D. Popescu, D. Stefanoiu, C. Lupu, C. Petrescu, B. Ciubotaru, C. Dimon, ”Automatica Industriala ”, Ed. AGIR,
Bucuresti, 2006

[9] C. Lupu, M. Alexandru, C. Pe trescu, M. Mateescu, D. Popescu, “Sisteme de Conducere a Proceselor Industriale ”,
Ed. Printech, Bucuresti, 2004.

[10] Ionuț -Aurelian Nisipeanu, Elena Bunciu (Stanciu), Roxana Stanică “Bioprocesses parameters control in the case
of a BIOSTAT A PLUS bioreac tor”, Online : http://ace.ucv.ro/anale/2011_vol2/06_Nisipeanu_Ionut.pdf

[11] Anonim, “Bioreactor Monitoring & Control”, 8 Noiembrie 2013 Online:
http://www.mti -ca.com/twiki/pub/Main/ProcessTraining/Bioreactor_Control.pdf
[12] Arun Kumar, “Stirred tank bioreactor”, 27 Februarie 2017 , Online:
https://www.sl ideshare.net/arunbiotec/stirred -tank-bioreactor