Entwicklung eines MIR-Online-Messsystems für anaerobe Fermentationsanlagen
mit automatischer Kalibrierung
- Die Messtechnik die Möglichkeit bietet, die
Hauptbestandteile einer realen Fermenterprobe anhand von Reinstoffspektren
qualitativ zu unterscheiden -
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Stanislav Janz, Gül Trauer, Astrid Rehorek, Michael Bongards
Fachhochschule Köln Campus Leverkusen / Gummersbach
8. Kolloquium AK Prozessanalytik Berlin 2012 |
Zu den wichtigsten anaeroben Fermentationsprozessen innerhalb der Biotechnologie
zählt die Vergärung von organischem Material zu Milchsäure, Ethanol oder Biogas.
Vor allem die erneuerbaren Energieträger Bioethanol und Biogas erleben, als
Alternativen zur konventionellen Energieerzeugung, seit einigen Jahren starken
Aufwind [1].
Bis jetzt unterliegen
diese Anlagen, aufgrund mangelnden Prozessverständnisses, nachwievor einer
„konservativen“ Reaktorauslegung und Reaktionsführung [2, 3]. Als Konsequenz
bedeutet das eine suboptimale Ausnutzung der vorhandenen Ressourcen [2, 3] . |
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Ziele
- Verbesserung des Prozessverständnisses
Biogasbildung nach wie vor Blackboxsystem
- Vermeidung von gefährlichen Prozesszuständen
Biogasprozess kann übersäuern
- Optimierung und Regelung des Biogasprozesses
Erhöhung des Anlagenwirkungsgrades
Angepasste Anlagenauslegung
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1. Spektrometer
2. Lichtwellenleiter / Sonde
3. Automatisierte Prozessschnittstelle
4. Behälter für Reinigungsflüssigkeiten
5. Hardwaresteuerungseinheit
6. Bedieninterface und übergeordnete
Prozessanalyse und Management
System
Wird die Analyse aus dem Laborbereich in den realen Prozess verlagert, treten mit
der Zeit Beeinträchtigungen der Messergebnisse auf, die auf die Verschmutzung der
Messsonde zurückzuführen sind.
Das
vollautomatisiertes Analysesystem ermöglicht durch eine
intelligente Sondensteuerung eine
automatische Reinigung und Kalibrierung
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Anforderungen: an die Prozessanalyse & Management Software
- Kombination von MIR-Online-
Messung und Unical 9000
- Anbindung an weitere
Automatisierungskomponenten
- Komfortable Bedienung und
Konfiguration
- Einfache grafische Erstellung
von Reinigungsprozeduren
- Automatische Erkennung und
Beseitigung von
Sondenverschmutzungen
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Die Inline-ATR-FTIR-Spektroskopie
kann im mittleren Infrarotbereich (MIR) hierbei
eine herausragende Rolle spielen, um bestehende Anlagen durch automatisierte
Regelung zu optimieren und zukünftige Anlagen bedarfsgerecht auszulegen. Diese
Messtechnik ermöglicht es, nicht-invasiv und ohne Probenahme, auch in wässrigem
Medium zu arbeiten [5].
Zugleich liefern MIR-Spektren physikochemisch
interpretierbare Informationen über die beobachteten Substanzen, die es erleichtern,
diese über einen weiten Wellenzahlenbereich („Fingerprintbereich“) eindeutig zu
unterscheiden [5].
Ausblick Prozessanalytik
- Untersuchung realkonzentrierter Mischungsproben
- Spektrenkorrelation mit Parametern FOS,
TAC und NH4-N
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 Vortrag |
Abstact |
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