1. Practical approaches to the control of milk fermentation with kefir grainsJožef Ritonja, Andreja Goršek, Darja Pečar, Darius Andriukaitis, Boštjan Polajžer, 2024, samostojni znanstveni sestavek ali poglavje v monografski publikaciji Opis: In the chapter, milk fermentation for kefir production is studied. The traditional
kefir production process based on inoculating kefir grains into milk is considered. The
quality and quantity of the produced kefir also depend on the dynamics of the fermentation process. The chapter presents the design and synthesis of the closed-loop
control system in which changing the bioreactor’s temperature is used to control the
time course of the concentration of dissolved CO2. In the chapter: (1) a nonlinear
dynamic mathematical model of the fermentation process, which allows evaluating
the influence of the bioreactor’s temperature on the dynamics of the fermentation
process, is presented; (2) the design and synthesis of a conventional linear control
system with constant parameters are carried out; (3) an adaptive control system that
enables the tracking of the courses of the quantities of the fermentation process to the
desired reference trajectories without the time-consuming preliminary identification
of the parameters of the fermentation process model is developed. The numerical,
experimental, and analytic outcomes of the study are presented.
Ključne besede: milk fermentation, batch biorector, mathematical modeling, control system design and synthesis, linear control, model reference adaptive control
Objavljeno v DKUM: 08.01.2026; Ogledov: 0; Prenosov: 3
 Celotno besedilo (5,29 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
2. Zmanjšanje količine žlahtnih kovin v deokso katalizatorjih za pripravo vodika : magistrsko deloLeila Lea Gregorn, 2025, magistrsko delo Opis: Z naraščajočim globalnim interesom za brezogljične vire energije postaja vodik pomemben nosilec prihodnje energetske tranzicije. Trenutno se večina vodika še vedno proizvaja iz fosilnih goriv s postopki, ki povzročajo emisije toplogrednih plinov, vendar se kot trajnostna alternativa vse bolj uveljavlja elektroliza vode. Elektrolitski razcep vode ob prisotnosti električne energije omogoča proizvodnjo čistega vodika (t. i. zeleni vodik), v kolikor je elektrika pridobljena iz obnovljivih virov. Za učinkovito uporabo zelenega vodika je ena ključnih zahtev ustrezno čiščenje plina, saj vodik pogosto vsebuje sledove kisika, ki je stranski produkt elektrolize. Prisotnost kisika lahko negativno vpliva na delovanje občutljivih naprav, kot so gorivne celice, zato je potrebna njegova odstranitev. Eden izmed uveljavljenih pristopov za to je uporaba deokso katalizatorjev, ki omogočajo rekombinacijo vodika in kisika v vodo. Tradicionalno se za te katalizatorje uporabljajo plemenite kovine, kot je paladij, ki zagotavlja visoko aktivnost, vendar so njihova cena in omejena razpoložljivost pomembni omejitveni dejavniki.
V sodobnem razvoju materialov se zato vse več pozornosti posveča optimizaciji katalizatorjev, kjer se preučujejo možnosti delne nadomestitve žlahtnih kovin z bolj dostopnimi elementi, kot je baker. Uporaba bakra v kombinaciji s paladijem lahko pripomore k zmanjšanju stroškov in izboljšanju stabilnosti katalizatorjev, ob ohranjanju ali celo izboljšanju katalitske učinkovitosti. Pomembno vlogo pri tem ima izbira nosilca, kot sta Al2O3 ali TiO2, ter način priprave in porazdelitve aktivnih komponent. Celostno razumevanje delovanja teh sistemov vključuje vpliv procesnih parametrov, kot sta temperatura in pretok plinov, ki lahko bistveno vplivata na konverzijo kisika.
Ključne besede: baker, deokso katalizator, elektroliza vode, paladij, rekombinacija kisika, vodik
Objavljeno v DKUM: 07.10.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 14
Celotno besedilo (2,88 MB) |
3. Uporaba encima invertaza za razgradnjo saharoze v pretočnem reaktorju : diplomsko deloAmadeja Škrinjar, 2025, diplomsko delo Opis: V okviru diplomskega dela smo raziskovali vpliv pretoka, pH in temperature na presnovo saharoze z encimom invertaza. Cilj raziskovanja je bila optimizacija eksperimentalnih pogojev za čim večjo učinkovitost encimske razgradnje saharoze v pretočnem reaktorju. Saharozo smo razgrajevali z encimom invertaza, ki smo ga imobilizirali na silika gelu. Uspešnost imobilizacije smo določili z Bradfordovo metodo, pri kateri smo sprektrofotometrično določili količino encima, ki se je vezal na silika gel. Reakcije smo izvajali pri različnih temperaturah, pH-jih in pretokih s konstantno koncentracijo substrata (saharoze) v pretočnem mikroreaktorju pri čemer smo temperaturo zagotavljali z vodno kopeljo. Koncentracijo smo določili na podlagi rezultatov iz HPLC analize in jih vnesli v računalniški program. Podatek o presnovi smo ocenili iz koncentracije nastale fruktoze, ki je eden izmed produktov razpada saharoze. Tako smo potrdili hipotezo, da lahko z encimom invertaza uspešno razgrajujemo saharozo v pretočnem reaktorju. Dobili smo polinom, ki je predstavljal izhodno koncentracijo fruktoze kot funkcijo treh spremenljivk: pH, temperature in pretoka. Polinom predstavlja model, ki ga uporabljamo za napoved rezultatov v definiranih območjih veljavnosti. Prav tako nam je uspelo dokazati tudi dodatno hipotezo in sicer, da lahko z metodo odzivnih površin (centralno kompozitna metoda) zadovoljivo, natančno ter z izbranimi parametri opišemo model, ki opisuje nastanek fruktoze kot rezultat razgradnje saharoze z uporabo encima invertaze. Model lahko uporabimo tudi za optimizacijo procesa in izračunamo optimalne pogoje, pri katerih bi dosegli najvišjo presnovo oz. najvišjo koncentracijo fruktoze. Iz rezultatov je razvidno, da ima največji vpliv na koncentracijo fruktoze pH in da lahko dosežemo optimalno presnovo pri pH 4,76, temperaturi 40,39 °C in pretoku 1,20 mL/min.
Ključne besede: invertaza, saharoza, presnova, fruktoza, metoda odzivnih površin
Objavljeno v DKUM: 18.09.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 16
Celotno besedilo (2,03 MB) |
4. Impregnacija grafen oksida za uporabo pri dehidraciji fruktozeŠpela Peršak, 2025, diplomsko delo Opis: Zanimanje za iskanje novih načinov pridobivanja energije in kemikalij je v velikemu porastu. Odvisnost od fosilnih goriv in neobnovljivih virov je velika, in ves čas poskušamo najti nove načine za pridobivanje energije. Predvsem 5-hidroksimetilfurfural (5-HMF) je obravnavan kot pomembna surovina za pridobivanje bioplastike in biogoriv. 5-HMF lahko pridobimo s katalizirano reakcijo različnih ogljikovih hidratov, kot so na primer fruktoza, glukoza, celuloza in inulin. Najbolj razširjen in najcenejši ogljikov hidrat, iz katerega pridobivamo 5-HMF je glukoza, vendar je izkoristek nekoliko nižji, zato je vedno večji poudarek na pridobivanju 5-HMF iz fruktoze.
Namen našega dela je bila impregnacija grafen oksida s kovinskim katalizatorjem za uporabo pri dehidraciji fruktoze. Izvedli smo sintezo grafen oksida, ki služi kot nosilec za katalizator, pri čemer smo proučili vpliv različnih procesnih parametrov na uspešnost sinteze. Z mokro impregnacijo smo na sintetiziran material vezali nikelj kot aktivno komponento katalizatorja in izvedli reakcijo dehidracije fruktoze.
Sintetizirane katalizatorje smo okarakterizirali z infrardečo spektroskopijo s Fourierjevo transformacijo, Brunauer-Emmett-Teller metodo fizisorpcije dušika, material pogledali pod vrstičnim elektronskim mikroskopom in izvedli temperaturno programirano desorpcijo z amonijakom. Pri različnih procesnih pogojih smo izvedli reakcijo dehidracije fruktoze v 5-hidroksimetilfurfural in na podlagi rezultatov, pridobljenih z visokotlačno tekočinsko kromatografijo, določili presnovo reakcije in kinetične parametre. Določili smo najprimernejšo sintezno pot za namen reakcije in potrdili primernost grafen oksida kot nosilca za kovinske katalizatorje.
Ključne besede: grafen oksid, dehidracija fruktoze, mokra impregnacija, DMSO, nikelj
Objavljeno v DKUM: 18.09.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 26
Celotno besedilo (3,14 MB) |
5. Imobilizacija encima invertaza na zeolitni nosilec : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeViktorija Rihtarič, 2025, diplomsko delo Opis: Encimi so zaradi svoje specifičnosti, učinkovitosti in sposobnosti delovanja pri blagih pogojih široko uporabljeni v različnih industrijskih procesih. Njihova uporaba v prosti obliki je pogosto omejena zaradi nizke stabilnosti ter oteženega ločevanja iz reakcijskega medija. V okviru diplomskega dela smo preučevali imobilizacijo encima invertaze na zeolitni nosilec ZP-4A, ki se zaradi visoke specifične površine, toplotne obstojnosti in možnosti kemijske funkcionalizacije izkazuje kot obetaven material za biokatalitske aplikacije. Encim smo s kovalentno vezavo pritrdili na nosilec z uporabo (3-aminopropil)trietoksisilana kot silanizacijskega reagenta in glutaraldehida kot zamreževalnega sredstva. Učinkovitost imobiliziranega encima smo preverili na reakciji hidrolize saharoze pri različnih vrednostih pH in temperature, s ciljem oceniti vpliv teh parametrov na katalitsko aktivnost. Koncentracije produktov smo določili z uporabo tekočinske kromatografije visoke ločljivosti (HPLC), spremembe strukture in površine nosilca pa z metodo infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (FTIR), Brunauer–Emmett–Tellerjevo fizisorpcijo dušika (BET), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) ter elementno analizo (EA). Iz rezultatov je razvidno, da je bila imobilizacija uspešna in da je imobilizirana invertaza ohranila učinkovitost v širšem območju eksperimentalnih pogojev. Največja aktivnost je bila dosežena pri pH = 4,5 in temperaturi 30 °C. Rezultati encimskih reakcij ter analiz površine nosilca (SEM, BET, EA) potrjujejo, da je bil zeolit ZP-4A ustrezen za imobilizacijo, saj je encim na njem ohranil stabilnost in omogočil večkratno uporabo.
Ključne besede: invertaza, imobilizacija encima, zeolit ZP-4A, saharoza
Objavljeno v DKUM: 05.09.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 23
Celotno besedilo (2,61 MB) |
6. |
7. |
8. |
9. |
10. Use of a heating system to control the probiotic beverage production in batch bioreactorJožef Ritonja, Andreja Goršek, Darja Pečar, 2021, izvirni znanstveni članek Opis: Fermentation is a crucial bioengineering process, existentially important for modern society.
The most commonly used production unit for this process is the batch bioreactor. Its main advantage
is unsophisticated construction, which unfortunately results in its incapability of controlling the
transient state of the fermentation process. Control of the fermentation can significantly improve
the quality of the product and the economy of the process; therefore, it is useful for bioreactors to
be equipped with a control system. Based on the experimental results, we used an optimization
method to identify a mathematical model that describes the impact of the bioreactor’s temperature
on the fermentation’s transient process. The obtained model was applied for the design and synthesis
of the closed-loop control system. Simulations and experiments confirmed the effectiveness of the
proposed control system. In this way, we can ensure the consistent quality of the produced probiotic
product, increase the amount of the product, and shorten the fermentation time. The original results
display the feasibility of the closed-loop control of the batch bioreactor’s fermentation process by
changing the temperature. So far, the process has been carried without a closed-loop control system.
The problem is current and has not yet been solved sufficiently. There are many attempts published;
one of the last shows the possibility of controlling the fermentation process by changing the oxygen
supply, which is more complex and expensive for realization than the solution from our study.
Ključne besede: probiotic bewerages, fermentation, modelling, identification, control implementation
Objavljeno v DKUM: 16.06.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 7
Celotno besedilo (2,79 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
