Geri Dön

Biyoproseslerin proses analitik teknolojisi (PAT) yaklaşımıyla incelenmesi

Investigation of bioprocesses using process analytical technology (PAT) approach

PDF İndir

  1. Tez No: 934560
  2. Yazar: HULKİ ÖZEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ELİBOL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 115

Özet

“Proses Analitik Teknolojisi (PAT)”son ürün kalitesini temin edebilmek için hammaddelerin, proses girdilerinin ve çıkıtılarının ayrıca prosesin kendisinin kritik kalite parametrelerinin off-line ya da at-line analizler yerine in-line, on-line ya da temassız olarak zamana bağlı analiz etmenin bir yoludur. Sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen (DO), köpük seviyesi, çıkış gazı konsantrasyonları, hücre konsantrasyonu gibi değişkenler biyoproseslerde en yaygın olarak ölçülen kalite kontrol parametreleridir. Bu geleneksel ölçüm yöntemleri genelde elektrokimyasal sensörlerden oluşur. Ancak günümüzde spektroskopi temelli teknolojilerin gelişimiyle biyoproseslerde yakın kızılötesi (NIR), UV-Vis gibi (ultraviyole-görünür ışık bölgesi) farklı spektroskopik analizörlerin de kullanımına başlanmıştır. Buna rağmen bu teknolojiler halen daha biyoprosesler için önemli bütün kritik kontrol parametrelerine hitap etmemekte ve bu durum bazı parametreler için off-line analizleri kaçınılmaz kılmaktadır. Bu tez kapsamında farklı endüstrilerde halihazırda kullanılan RGB renk sensörü ve bir proses viskozimetresinin biyoproseslerde alternatif bir PAT aracı olarak kullanılma potansiyeli araştırılmıştır ve yeni bir ölçüm yöntemi geliştirilmiştir. RGB renk sensörü ile yapılan çalışmalarda, RGB sensörü ile hücre konsantrasyonu değişimi arasındaki ve aynı zamanda biyoproseslerde yaygın olarak kullanılan bir pH indikatör olan fenol kırmızısı içeren sıvılarda RGB sensörü değerleri ile pH arasındaki ilişki incelenmiştir. RGB sensörü ile hücre konsantrasyonu değişiminin incelendiği çalışmalar ön denemeler ve biyoreaktör x denemeleri olarak 2 aşamada gerçekleştirilmiştir. Ön denemelerde Saccharomyces cerevisiae, Phaedactylum tricornutum, Chlorella Vulgaris, Stichococcus bacillaris, Ettlia carotinosa, Porphyridium cruentum oganizmaları kullanılmış ve distile su içerisindeki konsantrasyonları bilinen miktarda arttırılarak eş zamanlı ölçüm yapılan RGB sensörünün verileri kaydedilmiştir. Biyoreaktör denemeleri aşamasında Saccharomyces cerevisiae (maya), Scenedesmus obliquus (mikroalg), Bacillus sp (bakteri) mikroorganizmalarının biyoreaktörde üretimi gerçekleştirilmiş üretim boyunca RGB renk sensörü ile yapılan ölçümler ile belirli zamanlarda alınan örneklerin spektrofotometrede gerçekleştirilen optik yoğunluk (OD) ölçümleri arasındaki veriler arasındaki ilişki analiz edilmiştir. Proses viskozimetresi ile yapılan çalışmalarda ise Saccharomyces cerevisiae, Schizochytrium sp. ve Galdieria sp. mikroorganizmaları kullanılmıştır. Bir sıvı içerisinde hücre konsantrasyonları manuel olarak bilinen miktarlarda arttırılmış ve viskozite değerlerinin değişimleri kaydedilmiştir. Regresyon analizinde elde edilen R2 değerleri; RGB sensörü ve hücre konsantrasyonu değişimi için 0,96 ila 0,99 arasında, RGB sensörü değerleri ile pH değerleri arasında 0,969 olarak ve hücre konsantrasyonu değişimi ile proses viskozimetresi değerleri arasındaki ilişki için ise 0,976 ila 0,989 aralığında bulunmuştur. Bu sonuçlar, nispeten ekonomik kategoride olan bir RGB sensörünün ayrıca değişik endüstrilerde ağırlıklı olarak yakın zamanda kullanılmaya başlanan proses viskozimetrelerinin farklı mikroorganizmaların kullanıldığı, farklı biyoproseslerde çeşitli kalite parametrelerinin izlenmesinde ve kontrolünde kullanabilecek olan potansiyel bir PAT aracı olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Process Analytical Technolgy (PAT) is a way for real-time analysis of raw materials, inputs and outputs of processes and processes as in-line, online or non-invasive instead of off-line or at-line analysis to ensure the final product quality. Temperature, pH, dissolved oxygen, foam level, vent gas concentrations and cell concentration, etc. are the most common measuring quality control parameters in bioprocesses. These conventional methods mostly include electrochemical sensors. However, varying spectroscopic analyzers such as near infra-red (NIR), UV-Visible are currently started to use in bioprocesses by developments in spectroscopy-based technologies. Nevertheless, these technologies are not able to meet the requirement of analysis of all quality control parameters of bioprocesses yet and off-line analyses are inevitable for some parameters. In this thesis, the potential of using as an alternative PAT tool of an RGB color sensor and a process viscometer which have been currently using in many different production industries have been investigated and a new process monitoring method has developed. In the studies conducted with RGB color sensor, the correlation between RGB sensor and cell concentration change was examined and also the correlation between RGB sensor values and pH in liquids containing phenol red, which is a widely used pH indicator in bioprocesses, were investigated. The study conducted with correlation between RGB color sensor and cell concentration has been constructed as two stages: Preliminary experiments and bioreactor experiments. The microorganism used in preliminary experiments are Saccharomyces cerevisiae, Phaedactylum tricornutum, Chlorella Vulgaris, Stichococcus bacillaris, Ettlia carotinosa, Porphyridium cruentum. To simulate any increase in cell concentration, these concentrated cell solutions were added into the flask containing distilled water intermittently drop by drop with a micropipette and RGB values were recorded. During bioreactor experiments, Saccharomyces cerevisiae, Scenedesmus obliquus, Bacillus sp. were cultivated in the bioreactor and the correlation between optical density values which were measured spectrophotometrically of taken samples and changing on RGB values was analyzed. In studies conducted with process viscometers, microorganisms of Saccharomyces cerevisiae, Schizochytrium sp. and Galdieria sp. were used. The cell concentrations in a liquid were manually increased by known amounts and the changes in the values of the process viscometer were recorded. The R2 values obtained in the regression analysis were found between 0.96 and 0.99 for RGB sensor and cell concentration change, 0.976 to 0.989 for RGB sensor and pH values, and 0.976 to 0.989 for the relationship between cell concentration change and process viscometer values. These results showed that an RGB sensor which is thought a relatively cost-effective instrument and process viscometer which has been recently started to use frequently in the industries are also the potential PAT tools that can be used in the monitoring and control of various quality parameters in different bioprocesses using different microorganisms.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    765892

    Electrofiltration of biopolymers - Spatially distributed process analysis

    Biyopolimerlerin elektrofiltrasyonu - Uzamsal proses analizi

    GÖZDE GÖZKE AÇIKALIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    BiyomühendislikKarlsruher Institut für Technologie

    Biyosüreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CLEMENS POSTEN

  2. Tez No

    276210

    Simulink destekli model-tabanlı biyoproses kontrol

    Simulink aided model-based bioprocess control

    MESUT YÜCEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT ELİBOL

    PROF. DR. RABENO KURYEL

  3. Tez No

    450950

    Optimization of cultivation conditions and engineering by random mutagenesis for high lipid production in Schizochytrium sp. S31

    Schizochytrium sp. S31'in üretim koşullarının iyileştirilmesi ve rastlantısal mutasyon ile geliştirilmesiyle yüksek oranda lipid eldesi

    NURCAN VARDAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVİN GÜL-KARAGÜLER

    PROF. MELEK TÜTER

  4. Tez No

    183677

    Modelling and control of bioprocesses by using artificial neural networks and hybrid model

    Biyolojik sistemlerin yapay sinir ağları ve hibrit model kullanılarak modellenmesi ve kontrolü

    ÖMER SİNAN GENÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. AYŞEGÜL BATIGÜN

  5. Tez No

    831450

    Biyoproseslerde kullanılmak üzere mdck hücrelerinin karıştırmalı tank biyoreaktör ve döner hücre kültürü biyoreaktöründe üretim verimliliğin karşılaştırılması

    Comparison of the production efficiency of mdck cells for use in bioprocesses in a stirred tank bioreactor and a rotating cell culture bioreactor

    KADİR ALPTEKİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyomühendislikEge Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUPHİ ŞURİŞVAN ÖNCEL

Geri Dön