Modellierung und Simulation des Fermentationsverhaltens von indonesischem Kakao:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2002
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 14, Landtechnik, Lebensmitteltechnik ; 108 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIV, 164 S. graph. Darst. |
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| adam_text | Titel: Modellierung und Simulation des Fermentationsverhaltens von indonesischem Kakao
Autor: Ritterbusch, Steffen
Jahr: 2002
Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS
FORMEL VERZEICHNIS.................................................................................................... VIII
KURZFASSUNG................................................................................................................. XIII
ABSTRACT.........................................................................................................................XTV
1 EINLEITUNG________________________________________________________1
2 GRUNDLAGEN DER KAKAOFERMENTATION_________________________5
2.1 Eigenschaften der Kakaosainen .....................M»..»H....«»..««..M..»..»«»»....« 5
2.2 Stand der Technik......_____...._____„„_____________._____...._____....... 7
2.2.1 Fermentationsverfahren..............................................................................7
2.2.2 Fermentationsverlauf..................................................................................9
2.2.3 Maßnahmen zur Beeinflussung des Fermentationsverlaufs.....................10
23 Mikrobiologische und biochemische Vorgänge___..______.____...~_____16
2.3.1 Äußere Fermentation................................................................................16
2.3.2 Innere Fermentation..................................................................................20
3 GRUNDLAGEN DER MODELLIERUNG VON BIOPROZESSEN__________29
3.1 Reaktionskinetische Gleichungen_______......____....______-____.~—.___29
3.1.1 Massenbilanzen........................................................................................29
3.1.2 Kinetik enzymatischer Reaktionen...........................................................30
3.1.3 Wachstumskinetik von Mikroorganismen................................................32
3.2 Transportvorgänge----------------------------------------------------------------------43
3.2.1 Stofftransportvorgänge.............................................................................43
3.2.2 Wärrnetransportvorgänge.........................................................................46
33 Energiebilanz___________________________________________________48
4 PROZESSMODELL DER KAKAOFERMENTATION_____________________49
4.1 Definition des Systems___-______„____~_._______—__„.___„______»... 50
4.1.1 Rahmenbedingungen................................................................................50
4.1.2 Makroskopisches Prozessmodell..............................................................52
4.1.3 Modellvereinfachungen............................................................................53
VI____________________________________________________________________________________Inhaltsverzeichnis
4.2 Auswahl der Reaktionsgleichungen und Prozessvariablen______________54
4.2.1 Reaktionsgleichungen...............................................................................54
4.2.2 Prozessvariablen.......................................................................................55
43 Prozesskinetik und Bilanzgleichungen_______________________________56
4.3.1 Reaktionskinetische Gleichungen............................................................56
4.3.2 Stofftransportvorgänge.............................................................................62
4.3.3 Energiebilanz............................................................................................67
4.3.4 pH-Wert....................................................................................................69
5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN______________________70
5.1 Material und Methoden-----------------------------------------------------------------71
5.1.1 Rohware....................................................................................................71
5.1.2 Versuchsaufbau und -durchffihrung.........................................................72
5.1.3 Meßtechnik und Analysemethoden..........................................................75
5.2 Versuchsergebnisse____..___..____...._______...___....__....__-..___......___80
5.2.1 Vorbehandlung der Kakaosamen.............................................................80
5.2.2 Fermentation ohne Vorbehandlung..........................................................82
5.2.3 Fermentation partiell entpulpter Kakaosamen..........................................83
5.2.4 Fermentation partiell entpulpter und vorgewärmter Kakaosamen...........89
5.2.5 Fermentation mit Belüftung.....................................................................95
5.2.6 Modellrelevante Prozessgrößen..............................................................108
53 Zusammenfassung............................................................................................112
6 VALIDIERUNG DES MATHEMATISCHEN MODELLS__________________115
6.1 Sj stemidentifikation_____________________________________________115
6.1.1 Numerische Integration..........................................................................115
6.1.2 Parameteridentifikation..........................................................................115
6.2 Vergleich experimenteller Ergebnisse mit der Simulation______________120
6.2.1 Fermentation ohne Vorbehandlung........................................................120
6.2.2 Fermentation mit mechanischer Entpulpung..........................................121
6.2.3 Fermentation mit Vorwärmung..............................................................123
6.2.4 Fermentation mit Belüftung...................................................................124
6.3 Bewertung..........................................................................................................125
Inhaltsverzeichnis__________________________________________________________________________________VII
7 SIMULATION UND ANALYSE DES FERMENTATIONSPROZESSES_____126
7.1 Mechanismen der Kakaofennentation .H.„„„.............„..„..H...„V.......„.HHH....126
7.1.1 Zellwachstum, Produktbildung und Temperaturverlauf.........................126
7.1.2 Gaszusammensetzung............................................................................129
7.1.3 Sauerstofftransport.................................................................................130
7.1.4 Limitierende Faktoren der Kakaofermentation......................................133
7.2 Berechnung von Prozessabläufen unter veränderten Bedingungen______134
7.2.1 Einfluß der Umgebungstemperatur........................................................134
7.2.2 Einfluß der Wärmeverluste....................................................................135
7.2.3 Einfluß des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses..................................137
7.2.4 Einfluß der Anfangszellkonzentration....................................................138
7.2.5 Einfluß der Sauerstofrzuruhr..................................................................140
13 Empfehlungen für die Praxis..............„„........................._..„..„...................... 142
8 ZUSAMMENFASSUNG______________________________________________144
ANHANG__________________________________________________________149
10 LITERATURVERZEICHNIS____™________._________„________.________151
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