L-Glutamik asit üretiminde melasın biyoproses girdisi olarak kullanımının araştırılması

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi L-GLUTAMİK ASİT ÜRETİMİNDE MELASIN BİYOPROSES GİRDİSİ OLARAK KULLANIMININ ARAŞTnULMASI Meliha BERK Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr. H. Tunçer ÖZDAMAR 1995, Sayfa: Jüri: Prof.Dr. H. Tunçer ÖZDAMAR Prof.Dr. Aral OLCAY Prof.Dr. Gülsen DO?U Bu çalışmada L-glulamik asit üretim prosesinde pancar melasının girdi olarak kullanımı araştırılmıştır. Araştırmanın ilk evresinde proseste kullanılan melasın özellikleri ve bileşimi bulunarak; santrifüjleme, seyreltme, serbest H4- iyonu ve kuvvetli asitik katyon değiştirici reçine ile hidroliz, metal iyonlarının Ca(OH)2, NH4OH, CaHP04, Na2HP04, (NH4)2S04, K4[Fc(CN)6l ile çözünmeyen bileşikler halinde çöktürülmesi, metal iyonlarının ve organik asillerin sırayla kuvvetli asitik katyon değiştirici reçine ve kuvvetli bazik anyon değiştirici reçine ile ayırılması, EDTA ile kompleks oluşturarak metal iyonlarının çözelti içerisinde hapsedilmesi, süzme işlemlerinin farklı kombinasyonları kullanılarak oluşturulan önişlem grupları ile bileşimi modifiye edilmiştir. Farklı ön işlem uygulanan melas çözeltileri kullanılarak küçük ölçek biyorcaktörde Corynebaclerium ghttamicum ile pH=7, N=105 dk`1, T=30 °C, Ch0=6° g/dm3, Cn0=2 g/dm3 ve Cp=0.85 U/cm3 koşullarında t=37 st kalma süresi sonunda önişlem-l ve önişlem-13'ün proses için uygun olduğu bulunmuştur. Araştırmanın ikinci evresinde katı ortam tasarımı yapılarak Corynebacterium glutamicum hücreleri için KN=12, Brevibacterium flavttm ve Corynebaclerium sp için ise KN=lö kullanılmıştır. Araştırmanın üçüncü evresinde biyorcaktör işletme parametrelerinin etkisi Brevibacterium flavum ve Corynebacterium sp hücreleri için önişlem-l uygulanan melas çözeltisi kullanılarak paralel olarak araştırılmıştır. pH, başlangıç glukoz+fruktoz derişimi, başlangıç glukoz/frukloz oranı ve sıcaklık her iki mikroorganizma için de araştırılmış ve pH^J, Cj-{0=65 g/dm3, HO=l, T=30 °C bulunmuştur. Penisilin oranı, başlangıç üre derişimi, aşılama oranı Brevibactcrium Jlavum için PO=750, Cn0=7.59 g/dm3, AO=0.2; Corynebaclerium sp için ise PO=2500, Cjsf0=5.42 g/dm3, AO=0. 1-0.2 bulunmuştur. Pcnisilin-G, mikroorganizma derişimi kontrol edilerek eklenmiştir. Araştırmanın son evresinde bulunan sonuçlar karıştırma hızı, sıcaklık, hava akış hızı kontrol edilen pilot ölçekli biyorcaktördc sınanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: L-Glutamik asit üretimi, melasa uygulanan Önişlemler, amino asit üretimi, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium Jlavum, Corynebacterium sp.

ABSTRACT Master Thesis ADAPTATION OF MOLASSES TO THE BIOPROCESS FOR L-GLUTAMIC ACID Meliha Berk Ankara University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof.Dr. H. Tunçer Özdamar 1995, Page: Jury: Prof.Dr. H. Tunçer Özdamar Prof.Dr. Aral Olcay Prof.Dr. Gülsen Dogu Adaptation of beet molasses to the bioprocesscs for L-glutamic acid was investigated. In the first step, specifications and composition of the molasses used in the process were determined; and the composition of molasses were modified with prctrcalmcnt processes for molasses (PPM) which were designed as the combination of the unit operations, e.g.; ccntrifugation; dilution; hydrolysis of sucrose with H* and strongly acidic cation exchange resins; precipitation of metal ions with Ca(OH)2, NH4OH, CaHPC>4, Na2HP04, (Nffy^SC^, K4[Fc(CN)6İ; removing of metal ions and organic acids with strongly acidic cation exchange resins and strongly basic anion exchange resins, respectively; entrapment of metal ions in solution with EDTA and filtration. By using the prctrcatcd molasses solution in batch laboratory scale biorcaclors, the modified molasses produced by PPM-1 and PPM- 13 were performed the best as substrate for the L-glutamic acid process. The solid cultivation media was designed for Corynebacterium glulamicum; Brevibacterium JIavum and Corynebacterium sp. Modified molasses produced by PPM-1 process was used for the species. Brevibacterium JIavum and Corynebacterium sp in order to find the optimum bioproccss conditions in small scale experimental programc. In laboratory scale biorcactor experiments Ac effects of the pH, initial glucose + fructose concentrations, glucose / fructose ratio and temperature were investigated for both of the above strains. In small scale biorcactor experiments pH=7.3, Ch0=65 g/dnP, HO=l, 1=30 °C were found as optimums for both Brevibacterium JIavum and Corynebacterium sp. However, penicillin ratio, initial urea concentration, inoculation ratio were found as PO=»750, C^0=7.59 g/dnP, AO=0.2 for Brevibacterium JIavum; and for Corynebacterium sp as PO=2500, C]/j0=5.42 g/dm-*, AO=0. 1-0.2 respectively. Pcnicillin-G was added to the medium by controlling the cell concentration. In the last phase of the research program, by using the optimums of the laboratory scale biorcactor experiments the results were tested in a temperature, foam and oxygen controlled pilot-scale biorcactor during 50 hours of runs. KEY WORDS: Production of L-glutamic acid, prctrcalmcnt of molasses, production of amino acids, Corynebacterium glulamicum, Brevibacterium JIavum, Corynebacterium sp.