Path: Top » Member » hidayat@unix.lib.itb.ac.id
IDENTIFIKASI PARAMETER MODEL BIOPROSES FED BATCH DENGAN SACCHAROMYCES CEREVISIAE MENGGUNAKAN METODE MAXIMUM LIKELIHOOD
By : Tita Aisyah, S2 - Instrumentation and Control
Created : 2000-06-22, with 1 files
Keyword :
Chemical process, Bioprocess model, Maximum likelihood method
Subject :
Automatic control engineering-Digital control engineering
Subject Heading :
Engineering
Call Number (DDC) : T 629.801 1 AIS
Document Source : 20051970
Abstrak
Bioproses adalah suatu proses kimia fisis yang melibatkan suatu mikroorganisme (biomassa) sebagai katalis yang tumbuh dan berkembang biak seiring dengan berjalannya proses. Dan proses ini diharapkan produksi biomassa yang maksimal dengan produk samping yang minimal. Hal ini dapat dicapai dengan mengetahui dinamika dari proses yang diekspresikan dalam suatu model matematik untuk sistem yang tepat dan akurat.
Bioproses ini dilakukan dengan sistem operasi fed-batch yang menggunakan Saccharomyces cerevisiae sebagai biomassa, glukosa sebagai substrat dan fermentor sebagai sistem operasi. Model matematik proses ini merupakan suatu model nonlinier yang dapat direpresentasikan dalam suatu persamaan ruang keadaan dengan 5 variabel keadaan, 5 variabel keluaran, dan 2 variabel masukan dengan 4 besaran parameter yang tidak diketahui. Parameter yang tidak diketahui ini diperlukan untuk mengetahui model matematika bioproses ini dengan tepat, untuk itu dilakukan pengidentifikasian parameter. Identifikasi dilakukan untuk mengestimasi besaran parameter yang tidak diketahui dengan menggunakan metode Maximum Likelihood.
Metode Maximum Likelihood dipilih karena sifat tidak bias dan efisien. Struktur parameter yang terestimasi diungkapkan dalam pandangan probabilistik, yaitu berupa harga rata-rata dan matriks kovariannya sehingga akan diketahui keabsahan dari hasil estimasi.
Analisis sensitivitas parameter dilakukan untuk menentukan peringkat sensitivitas parameter yang digunalcan sebagai informasi penunjang dalam pengidentifikasian yang dilakukan.
Identifikasi dilakukan dengan asumsi kondisi nominal proses telah dipenuhi. Kondisi nominal simulasi dibuat untuk menghasilkan data simulasi masukan dan keluaran yang sesuai dengan kondisi nominal acuan. Identifikasi dilakukan dengan menggunakan 3 buah variasi masukan, yakni sinyal nominal, sinyal tangga, dan sinya13211. Kegagalan identifikasi parameter secara menyeluruh terjadi akibat adanya perbedaan sinsitivitas parameter yang cukup besar. Hal ini telah diatasi dengan melakukan identifikasi secara bertahap.
Harga parameter terestimasi diperoleh melalui dua tahapan pengidentifikasian dengan harga % deviasi standar (%a) sebesar < 13,9%, sehingga model matematika bioproses fed-batch diketahui dengan akurat.
Abstrack
Bioprocess is a type chemical process which involving kind of microorganism known as biomass as a catalist that grow in line with the process itself. This process is conducted in a fed-batch operation system, whereby Saccharomyces cerevisiae is used as the biomass, glucose is used as the biomass food. Fermentor is selected as the unit operation. The purpose of this process is to maximize the biomass product and minimize the side effect. This could be achieved by knowing the process dynamics which is formulated in a correct and accurate mathematical model.
The mathematical model of this process is a nonlinear model which is represented in 5 state space equations, 5 output variables and 2 input variables with 4 unknown parameters. The unknown parameters are required to find the accurate mathematical model of this process. Therefore a parameter identification has to be done. The unknown parameter estimatation is conducted by using Maximum Likelihood method.
The Maximum Likelihood is selected because of its effeciency. Estimated parameter structure expressed in a probabilistic as an average value and its covarian matrix so that the valid estimated values will be found.
Sensitivity analysis is conducted to determine the parameter sensitivity rank which will be used as an additional data or information for the identification process.
The identification has been done with the assumption that the process nominal condition is fullfilled. The nominal condition simulation is made to produce input and output data which match with the reference nominal condition. Identification has been done by using 3 varying inputs i.e. Nominal signal, Step signal and 3211 signal. General failure in parameter identification occurs, because of wide parameter's sensitivity differences. This problem could be solved by doing the identification gradually.
Estimated parameter values are found by two step identification with percent standard deviation value (%a ) is less than 13.9 '/o, so that the mathematical model of the fed-batch fermentation process is accurately defined.
| Property | Value |
|---|---|
| Publisher ID | |
| Organization | S2 - Instrumentation and Control |
| Contact Name | Drs. Mahmudin, SIP. |
| Address | Jl. Ganesha 10 |
| City | Bandung |
| Region | Jawa Barat |
| Country | Indonesia |
| Phone | 022 2500089 |
| Fax | 62-22-2500089 |
| Administrator E-mail | digilib@lib.itb.ac.id |
| CKO E-mail | digilib@lib.itb.ac.id |