Geri Dön

Electrofiltration of biopolymers - Spatially distributed process analysis

Biyopolimerlerin elektrofiltrasyonu - Uzamsal proses analizi

  1. Tez No: 765892
  2. Yazar: GÖZDE GÖZKE AÇIKALIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CLEMENS POSTEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karlsruher Institut für Technologie
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyosüreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 215

Özet

Biyoteknoloji kimyasal sentez ile karşılaştırıldığında önemli avantajlar sunmaktadır. Biyoteknoloji endüstrisindeki hızlı büyüme ile birlikte hayvansal, bitkisel ve mikrobiyal kaynaklı biyopolimerlerin işlenmesi, kullanım alanlarının geliştirilmesinde önemli rol oynamaktadır. Ancak, biyoproseslerin izolasyon ve saflaştırma aşamaları ayrıntılı incelemeyi gerektirmektedir. Daha verimli ve ekonomik olarak uygulanabilir bir üretim işlemi geliştirmek için, ayrıştırma-saflaştırma basamaklarının azaltılması gerekir. Membran filtrasyonu ve elektroforezin dead-end filtrasyon sistemi altında birleşiminden oluşan bir hibrit yöntem olan elektrofiltrasyon, biyopolimerlerin konsantrasyon artışı ve fraksiyonlanmasında uygulanabilir bir yöntemdir. Bu çalışmanın amacı, biyopolimerlerin elektrofiltrasyon yöntemiyle saflaştırılmasının araştırılması ve filtrasyon odası içindeki in-situ gelişimin araştırılarak proses optimizasyonunun sağlanmasıdır. Araştırmanın ilk bölümü, üç önemli model biyopolimer olan PHB (biyopolyester), kitosan ve hyalüronik asit (polisakkaritler) üzerine yapılmıştır. Biyoreaktörlerdeki kültürleme işleminden sonra uygulanan elektrofiltrasyonda, uygulanan elektrik alanının ve basıncın filtrasyon kinetiğine etkisi araştırılmıştır. Bu analiz, ürünlerin saflaştırılma sürecinde bir optimizasyonu ve gelişimi destekler niteliktedir. Filtrasyon kinetiklerinin geliştirilmesi, elektrofiltrasyonun diğer alışılagelmiş yöntemlerle karşılaştırıldığında alternatif bir ayrıştırma yöntemi olduğunu ortaya koymuştur. İkinci bölüm, elektrofiltrasyon yönteminin sistem optimizasyonunu kapsamaktadır. Filtrasyon odasının içinde yer alan prosesleri daha iyi anlamak, elektrofiltrasyonun proses ve cihaz optimizasyonunda önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle, iki yeni elektrofiltrasyon sistemi geliştirilmiştir. İlki, etiketlenmiş bir biyopolimer kullanılarak filtrasyon odasında gelişmiş filtrasyon kekinin kompozisyonunu simule etmeyi sağlayan floresans sensorleri kullanılarak yapılmış bir filtrasyon sistemidir. Diğeri ise, filtrasyon odasındaki voltaj dağılımının ölçülmesini sağlayacak voltaj sensorleriyle entegre edilmiş elektrofiltrasyon sistemidir. Biyopolimerlerin saflaştırma işlemlerinde yeni gelişmelere öncü olacak prosesin derinlemesine incelenmesi elektrofiltrasyonun ticari kullanımı için önemli bir fırsat sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Biotechnology offers several important advantages over chemical synthesis. As the biotechnology industry continues to grow, the processing of biopolymers derived from animal, plant or microbial sources is becoming increasingly important. However, the isolation and purification of bioproduction as part of bioprocesses require detailed consideration. In order to develop more efficient and economical production processes, it is therefore necessary to reduce the number of purification steps. A suitable method for the concentration and fractionation of biopolymers is electrofiltration. It is the combination of membrane filtration and electrophoresis in a dead-end process - a so-called hybrid method. In this study, the purification and concentration of technically important biopolymers by means of electrofiltration are investigated, as well as the optimization of the process by investigating the in-situ behavior in the electrofiltration chamber. The first part of the work consisted of experiments performed with three model biopolymers - poly(R)-3-hydroxybutyrate (PHB), chitosan and hyaluronic acid. After cultivation in bioreactors, the application of electrofiltration was investigated in the downstream processing step, with particular focus on the effects of electric field strength and pressure on the filtration kinetics. After intensive analysis, an improvement and optimization in the process of separating the products was achieved. The improvement in filtration kinetics reveals that electrofiltration is an important alternative to conventional methods. The second part of the study dealt with the optimization of the electrofiltration system. A deeper understanding of the processes within the filter chamber should lead to a valuable contribution to the optimization of the electrofiltration process. Therefore, two new electrofiltration chambers were constructed. One of them was set up with fluorescence sensors: the filter cake composition in the chamber was simulated with the aid of a labeled biopolymer. The other chamber was constructed with strain sensors to determine the current strain in the chamber and the possible location of the strain drop. The knowledge gained, the developments and improvements ultimately enable the commercial use of electrofiltration.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    96388

    Surfaktant dispersiyonlarının elektrofiltrasyonu

    Başlık çevirisi yok

    ABDURRAHMAN SERT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Çevre MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BÜLENT KESKİNLER

    PROF. DR. AVNİ ÇAKICI

  2. Tez No

    14591

    Analysis of the constant pressure filtration and electrofiltration behavior of kaolin slurries

    Başlık çevirisi yok

    OSMAN ŞAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1991

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. ÇETİN HOŞTEN

  3. Tez No

    56692

    Effect of electrode configuration in electrofiltrasyon

    Elektrofiltrasyonda elektrot yerleşiminin etkisi

    AYTEN GENÇ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1996

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL TOSUN

  4. Tez No

    458950

    Batık membran biyoreaktörlerde (Mbr) eş zamanlı elektrofiltrasyon ve elektrokoagülasyon uygulamaları ile membran kirlenmesinin azaltılması

    Reduction of fouling in submerged membrane bioreactors by simoultaneous electrofiltration and electrocoagulation applications

    SEÇİL BAYAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Çevre MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET KARAGÜNDÜZ

  5. Tez No

    391971

    Bayer prosesi atık yan ürünlerinden laboratuvar ve pilot çapta metallerin geri kazanımı

    Recovery of metals from waste by-products of bayer process using by laboratory and pilot scales

    MEDİHA DEMET OKUDAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Maden Mühendisliği ve MadencilikSüleyman Demirel Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATA UTKU AKÇİL

Geri Dön