Modelling of a Yeast-contained Material
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
This work introduces a computational model to study the properties of a novel yeast-contained
material. The model considers the catalysis properties of the material in converting glucose to fermentation
products, mass transportation in the material, and the material’s mechanical properties.
The model provides insights regarding the characteristics and behaviors of the material, putting
a stepping-stone for further development in experiments. The study uses three different simulation
methods, in particular a simple numerical model, a 2D and a 3D finite element model. The
overview of the material, theoretical background, and the simulation methods accompanying the
models are discussed in this thesis. The model forms a quantitative prototype to study the catalysis
property of the material in glucose fermentation.
In estonian: Käesolev bakalaureusetöö keskendub uudse, pärmi sisaldava elusmaterjali, uurimisele arvutisimulatsioonide
abil. Töö tulemusena on loodud prototüüpmudel mis võimaldab uurida materjali
katalüütilisi omadusi glükoosi fermenteerimisprotsessi käigus. Mudel võtab arvesse materjali massitranspordi
piiranguid ja mehaanilisi omadusi ning selles tulenevaid reaktsioone piiravaid faktoreid
võimaldades jälgida glükoosi konverteerimisprotsessis fermentatsiooniproduktideks. Mudel
võimaldab uurida materjali omadusi ja selle käitumist ning on hüppelaud edasisteks eksperimentaalseteks
arendusteks. Uuringus kasutatakse kolme erinevat simulatsioonimeetodid: lihtsustatud
numbrilist mudelit, seejärel kahe- ja kolmemõõtmelisi lõplike elementide meetodil baseeruvaid
mudeleid. Käesolev väitekiri annab detailse ülevaate uuritud materjalist, kasutatud ja arendatud
mudelite teoreetilisest taustast ja rakendatud simulatsioonimeetodtest.
Description
Keywords
yeasts, glucose fermentation, living material, numerical simulation, finite element method, mass transportation, solid mechanics, pärm, glükoosi fermenteerimine, elusmaterjal, arvutisimulatsioon, lõplike elementide meetod, massitransport, tahkise mehaanika