Fermentor építés – (3. rész) – hőmérséklet szabályozás

Végre az utolsó simítások is elkészültek a fermentoron, így már tökéletesen illeszkedik a fényköpenybe, tehát minden adott egy hőmérséklet tesztre. Előzőleg próbálkoztam egy kezdetleges összeállítással, ahol alumínium fóliával tekertem körbe a fermentort, és a leadott teljesítményt manuálisan szabályoztam: Fermentor hőmérséklet szabályozása. A grafikonokat összehasonlítva egyértelműen látszik a különbség. Ebben az esetben, ahol automata hőmérséklet szabályozást, és tömör alumínium köpenyt használtam, a grafikonok lefutása nagymértékű szabályosságot mutat.

Összeállítás

1. Termosztátként egy egyszerű áramkört használtam, amin semmiféle típusjelzést nem találtam, a Vaterán vettem. Digitális termosztát hőmérséklet szabályozó -50oC +110oC, érzékelő hossza 0,5 méter,  mérési felbontás 0,1 oC, ez minden ami az adatlapján volt.

2. A hőmérséklet értékek regisztrálására DS18B20 szenzorokat és Arduino modult használtam, erről bővebben itt.

3. Labortápegység VELLEMAN PS3005D

4. Levegő pumpa – Mini Pump KPM14A, DC 3V 040918C, PT. (US, JP, GM, CN, TW) KOGE ELECTRONICS CO., LTD, eredetileg egy rossz vérnyomásmérőből származik.

5. Raspberry kameramodullal + egy nagyító, ezzel vizuálisan követhetjük a fermentációt. A kamera beállításáról bővebben itt olvashatsz.

6. Fermentor, köpeny – friss infók a fórumban

Képek

Videó

Grafikon elemzés

Külső hőmérséklet: lassú csökkenést figyelhetünk meg, a kísérlet alatt a nap oda tűzött, majd ahogy lassan lenyugodott a külső hőmérséklet fokozatosan csökkent.

Peltier elem hideg oldala: amikor a fűtés bekapcsol a hideg oldal lehűl, kikapcsolásnál a hőmérséklet kiegyenlítődés miatt visszamelegszik.

Peltier elem meleg oldala: ez csatlakozik az alumínium köpenyhez, amit bekapcsolt állapotban gyorsan felfűt, majd kikapcsolás után fokozatosan visszahűl.

Belső hőmérséklet: sajnos ez az egyetlen amelyik csak 0,5oC-os felbontásra képes, de mivel ez szigetelve van, így a belső hőmérséklet mérésére ez volt alkalmas.

Termosztát hőmérője: ez nem látszik a grafikonon, mivel ez egy külső modul, a hőmérséklet csak a LCD-n jelenik meg.

Eltelt idő (h) Állapot hőmérséklet
1,345 bekapcsolt 32,4
1,395 kikapcsolt 32,7
1,429 33,3
1,445 33,5
1,529 33,3
1,545 33,2
1,629 bekapcsolt 32,4
1,662 kikapcsolt 32,7

A Peltier elem felfűti az alumínium köpenyt, majd ezen hőmennyiség egy része átadódik a fermentorban lévő folyadéknak. A fémköpenyen mért hőmérséklet sokkal nagyobb fluktuációt mutat, mint a folyadékban mért. Bekapcsolt állapotban a Peltier elem kb. 27 W teljesítményt ad le.

diagram femkopennyel

Ezen jobban látszik a ± 1oC-os hőmérséklet ingadozás, ami elég sok, ezen természetesen még javítani kell. A termosztát modulon lehet állítani a hiszterézist, ez 0,2 oC volt. Legközelebb 0,1-re állítom, de az sem fogja megoldani a problémát, mivel a szenzor a fermentor belső hőmérsékletét méri. A fűtés bekapcsol, ha a hőmérséklet 32,5 oC alá esik és kikapcsol, ha 32,7 oC fölé emelkedik. Ezalatt a köpeny kb. 38 oC-ra melegszik. A tárolt hőmennyiség egy részét majd a folyadéknak adja át, ez a rész ugye nem szabályozott. Megoldás lehetne, ha a külső köpeny hőmérséklete állna szabályozás alatt, amit tapasztalati úton lehetne beállítani.

diagram femkopennyel1

Ez persze egy nagyon összetett dolog lenne, mivel a fermentorban lévő folyadékon folyamatosan levegő áramlik át, ami a sejtsűrűség függvényében változik, 50-100ml/perc. A sejtek növekedésük alatt hőt termelnek, ami szintén egy faktor. Nem is beszélve arról, hogy ha 25-28 fokon akarjuk tartani a fermentációt, akkor hűteni is kell majd a rendszert, de ez egy másik történet.

Függelék

excel textfile

Hasznos tudnivalók

1 J = 1 W × 1 s

Egy joule az egy watt teljesítménnyel egy másodpercig végzett munka.

 

folyt köv…

 

 

Share This:

 
Loading Facebook Comments ...

Leave a Comment