Correlation for oxygen transfer coefficient for high cell density yeast and analysis of mixing in bioreactors using computational fluid dynamics
Yüksek hücre yoğunluğu maya için oksijen transfer katsayısına ilişkin korelasyonu ve hesaplamalı akışkan dinamikleri kullanılarak biyoreaktörlerde karışımın analizi
- Tez No: 914884
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR ÇALIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Bioengineering, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bira mayası, Kuru maya, Mikrobiyal fermentasyon, Newton olmayan, Yeast, Dry yeast, Microbial fermentation, Non-newtonyen
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Biyoreaktör çalışma koşulları biyomoleküllerin üretimi için önemlidir. Burada; laboratuvar ölçeğinde oksijen transferi ve endüstriyel ve laboratuvar ölçeğindeki biyoreaktörlerdeki karışım analiz edildi. Laboratuvar ölçeğinde oksijen transferinde, yüksek hücre yoğunluklu kültürlerde oksijen transfer katsayısını (k_La) tahmin etmek için model önerildi. Saccharomyces cerevisiae konsantrasyonunun, yüzeysel hızın (v_s), sıvı viskozitesinin (\mu_a), sıvı çalışma hacmi başına gaz beslemeli ortamda güç girişinin (P_G/V) ve karıştırıcı hızının (N) k_La değişimine etkisi araştırıldı. k_La değerleri, Newtonian olmayan ve Newtonian ortamlar için ölü hücre tabanlı dinamik yöntem kullanılarak ölçüldü. Deneylerde k_La, Newtonian ve Newtonian olmayan ortamlarda C_x= 0 – 125 g L-1 hücre konsantrasyonlarında ve v_s= 4 x 10-4 – 3.2 x 10-3 m s-1, N= 250 – 900 dak-1 ve P_G/V = 60 – 9600 W m-3 değerlerinde belirlendi. k_La değerleri hücre konsantrasyonundaki artışla azaldı, N ve v_s ile arttı. Beş korelasyon kullanarak güç girişini hesapladık ve ardından her güç girişi modeli için k_La modelleri önerdik. En iyi model, Newtonian ve Newtonian olmayan akışkanlar için %7.7'lik standart sapmayla sahiptir. Daha sonra, en iyi uyan güç girişi modeli ve hesaplanan viskozite değerleri ile Buckingham'ın \pi – teoremi ile ilgili olarak boyutsuz model önerdik ve %8.74'lük standard sapmaya sahiptir. Biyoreaktörlerin karıştırılmasında, laboratuvar ve endüstriyel ölçekli biyoreaktörlerde hesaplamalı akışkan dinamiği (CFD) yardımıyla karıştırma süresi gerçekleştirildi. M-Star simülasyonunun sağladığı modeller yardımıyla iki simülasyon gerçekleştirildi ve sonuçlar Guillard & Trägårdh (2003) ve Hadijev ve ark.'nın (2006) çalışması olan iki durumla karşılaştırıldı. Bulgular 8 m^3 çalışma hacmine sahip endüstriyel ölçekli biyoreaktörün analizi için %10,12 SD'ye sahiptir. 0,005 m^3 çalışma hacmine sahip laboratuvar ölçekli biyoreaktörün analizi %22,31 SD'ye sahiptir.
Özet (Çeviri)
Bioreactor operation conditions are important for production of biomolecules. Herein; oxygen transfer at laboratory scale and mixing at industrial and laboratory scale bioreactors were analysed. In oxygen transfer, a model was proposed to predict oxygen transfer coefficient (k_La) in high-cell-density cultures. The effect of Saccharomyces cerevisiae concentration, superficial gas velocity (v_s), liquid apparent viscosity (\mu_a), the gassed power input per liquid working volume (P_G/V), and stirrer speed (N) on k_La were investigated. The k_La values were measured using dead cell-based dynamic method for non-Newtonian and Newtonian media. k_La was determined at the cell concentrations of C_x= 0 – 125 g L-1 to create non-Newtonian and Newtonian environments, at v_s= 4 x 10-4 – 3.2 x 10-3 m s-1, N= 250 – 900 min-1, P_G/V= 60 – 9600 W{\ m}^{-3}. We calculated power input using five correlations and then proposed k_La models for each power input model. Best-fitted model makes predictions with standard deviation (SD) of 7.7% for Newtonian and non-Newtonian fluids. Considering best-fitted power input model and calculated viscosity values, we proposed dimensionless model with SD of 8.74%. In mixing, mixing time by computational fluid dyanmics (CFD) in lab and industrial scale bioreactors were conducted. Two simulations were conducted with models supplied by M-Star simulation and results were compared with two cases, a study of Guillard & Trägårdh (2003) and Hadijev et al. (2006) to verify accuracy of results. Analysis of industrial-scale bioreactor with 8 m^3 working volume has SD of 10.12%. Analysis of lab-scale bioreactor with 0.005 m^3 working volume has SD of 22.31%.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İlkokul çağı erkek çocuklarında inmemiş testis anomalisi ve insidansı
The anomaly and incidence of cryptorchidism in primary school boys
SERDAR SEZGİN
- Üzüm sularının pastörizasyonu ve kontsantresi sırasında hidroksimetilfurfural oluşumu üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ŞERİFE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL
- Adana ili, turunçgil toptan fiyatlarının analizi
Başlık çevirisi yok
USULET ÖZTUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarım Ekonomisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ YURDAKUL
- Bazı limon çeşitleri ve bunların melezlerinin morfolojik karakterleri ile uçkurutan (phoma tracheiphila kanc. ve ghik) hastalığına dayanıklılık arasındaki ilişkiler
Başlık çevirisi yok
GÜLİZ GÖRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatÇukurova ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖNDER TUZCU
- Regresyon analizi ve Türkiye üzerine bir deneme buğday üretiminin tahmini
Başlık çevirisi yok
MACİT MESUT ÖZMEN