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  • Bancada Didática Reator Enzimático Descontínuo, Controlado por Computador Edibon QREC

O reator de enzima em lote controlado por computador "QREC" é uma unidade projetada para executar a reação de isomerização da glicose catalisada pela isomerase de glicose em um reator em lote. Esta unidade permite demonstrar cinética enzimática de lote e características enzimáticas.

O QREC é dividido em três seções principais: reator em lote agitado, trocador de calor de bobina e polarímetro.

A reação de isomerização ocorre dentro do reator descontínuo, onde um cesto fixo de catalisador imobiliza a enzima (catalisador biológico) e um agitador aumenta a eficiência da mistura. Este reator possui uma bobina através da qual a água quente circula para favorecer a reação. É feito de vidro para facilitar a visualização da reação. Um sensor de temperatura mede a temperatura no reator. Pode ser controlado com o controle PID através do software de controle. Este sensor de temperatura e um sensor de pH permitem estudar a influência das condições ambientais na atividade enzimática. A unidade permite ajustar o valor do pH adicionando soluções ácidas e básicas.

Um loop de amostragem contínuo acionado por uma bomba peristáltica retira um pequeno volume de solução do reator. Esta solução é transferida para o trocador de calor da bobina, onde é resfriado. Este trocador de calor é feito de material acrílico e vidro e inclui um agitador, um sensor de temperatura para medir a temperatura no trocador de calor e outro sensor para medir a temperatura da solução na saída do trocador de calor.

A solução fria passa através de um polarímetro, onde é medido o ângulo de rotação da luz polarizada. A partir desta medição, a concentração de glicose e frutose pode ser calculada.

Esta Unidade Controlada por Computador é fornecida com o Sistema de Controle de Computador EDIBON (SCADA) e inclui: A própria unidade + uma Caixa de Interface de Controle + um Quadro de Aquisição de Dados + Pacotes de Software de Controle de Computador, Aquisição de Dados e Gerenciamento de Dados, para controlar o processo e todos parâmetros envolvidos no processo.


POSSIBILIDADES PRÁTICAS:


1.- Estudo dos princípios dos reatores catalíticos em batelada.

2.- Estudo do tipo de enzima na atividade específica de um reator catalítico de batelada.

3.- Determinação da rotação óptica de frutose e glicose.

4.- Demonstração da lei de Biot.

5.- Estudo dos princípios da polarimetria.

6.- Determinação da concentração de glicose e frutose por polarimetria.

7.- Estudo da influência de diferentes variáveis (concentração da solução, temperatura da reação, pH da reação) na atividade enzimática.

8.- Determinação das constantes da equação da taxa de Michaelis-Menten em um reator enzimático descontínuo.

9.- Determinação da atividade específica da enzima através da equação de MichaelisMenten e plotagens de Lineweaver-Burke.

10.-Estudo dos princípios da cinética enzimática de batelada.

Possibilidades práticas adicionais:

11.-Calibração dos sensores.

Outras possibilidades a serem feitas com esta unidade:

12.-Muitos estudantes visualizam resultados simultaneamente.

 Visualizar todos os resultados em tempo real na sala de aula por meio de um projetor ou um quadro branco eletrônico.

13.-Controle aberto, controle multicontrole e controle em tempo real.

 Esta unidade permite intrinsecamente e / ou extrinsecamente alterar o alcance, ganhos; parâmetros proporcionais, integrais, derivados; etc, em tempo real.

14.-O sistema de controle de computador com controle SCADA e PID permite uma simulação industrial real.

15.-Esta unidade é totalmente segura, pois utiliza dispositivos de segurança mecânicos, elétricos e eletrônicos e de software.

16.-Esta unidade pode ser usada para fazer pesquisas aplicadas.

17.-Esta unidade pode ser usada para ministrar cursos de treinamento para indústrias, mesmo para outras instituições de ensino técnico.

18.-Controle do processo da unidade QREC através da caixa da interface de controle sem o computador.

19.-Visualização de todos os valores dos sensores utilizados no processo da unidade QREC.

- Ao usar o PLC-PI, mais 19 exercícios adicionais podem ser realizados.

- Vários outros exercícios podem ser feitos e projetados pelo usuário


ESPECIFICAÇÕES:


With this unit there are several options and possibilities:
 - Main items: 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
 - Optional items: 7, 8, 9, 10 and 11.
Let us describe first the main items (1 to 6):
QREC. Unit:
Bench-top unit.
Anodized aluminum frame and panels of painted steel.
Main metallic elements made of stainless steel.
Diagram in the front panel with similar distribution to the elements in the real
unit.
Stirred batch reactor:
 Reactor, made of acrylic material and glass, where the isomerisation reaction
takes place. It allows the visualization of the reaction, reactor volume: 1.8 l.
 Inner coil, made of stainless steel, through which hot water circulates to favor the isomerisation reaction.
 Fixed catalyst basket immobilizes the enzyme, made of stainless steel.
 The reactor includes a water inlet and a water outlet for the hot water flow
system, a drain and a purge valve.
 Computer controlled stirrer impeller to increase the efficiency of the
enzyme-solution mixture; speed: 0-200 rpm.
 The pH value of the solution can be adjusted by using the acid/ base circuit system.
Coil heat exchanger:
 Reactor, made of acrylic material and glass, where a small volume
of the transferred solution of the reactor is cooled.
 Exchanger volume: 1.8 l.
 Inner coil (of stainless steel) through which the reaction solution circulates.
 Computer controlled stirrer to homogenize the temperature in the
heat exchanger; speed: 0-200 rpm.
 The exchanger includes a water inlet and a water outlet from the
refrigeration system, a drain valve and a purge valve.
Polarimeter:
 The polarimeter allows to measure the angle of rotation of polarized light to determine the concentration of glucose and fructose in the solution, angle of rotation, range: ±45.
 The polarimeter includes two polarimetric tubes of different length: 100 mm and 200 mm.
Computer controlled peristaltic pump to transfer a small volume of solution from the stirred batch
reactor to the coil heat exchanger; flow: 65 ml./min. the coil heat exchanger; flow: 65 ml./min.
Four “J” type temperature sensors:
 Temperature sensor located at the stirred batch reactor to measure the temperature of the mixture
inside the reactor.
 Two temperature sensors located at the coil heat exchanger to measure the temperature of the water
inside the heat exchanger and the outlet temperature of the solution.
 Temperature sensor located at the thermostatic bath of the hot water circulation system.
pH sensor measures the pH of the mixture inside the stirred batch reactor; range: 1-13.
Hot water circulation system, including:
 Computer controlled pump.
 Thermostatic bath, controlled by a PID from the computer.
Acid/base circuit system, including:
Two computer controlled peristaltic pumps to introduce an acid or base solution into the stirred batch reactor.
 Two vessels to contain the acid and base solutions, capacity: 1 l.
Pressure reducer at the water inlet of the coil heat exchanger, range: 0.5 - 6 bar.
Two 3-way directional valves, which divert the solution between the polarimeter and the bypass.
Two valves are used to drain the solution from the hot water circulation system and to drain solution from
the coil heat exchanger.

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