Moment analizi yöntemiyle kalsiyum aljinat ve k-carrageenan jellerinde etkin difüzyon katsayı tayini

Abstract

ÖZET YUksek Lisans Tezi MOMENT ANALİZİ YÖNTEMİYLE KALSİYUM ALJÎNAT VE K-CARRAGEENAN «TELLERİNDE ETKİN DİFÜZYON KATSAYISI TAYİNİ Mümin HACIMUSALAR Ankara üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Doç.Dr.Ülkü MEHMETOĞLU 1992, Sayfa : 110 Jüri : Doç.Dr.Ülkü MEHMETOĞLU Doç.Dr.Hasip YENİ OVA Prof.Dr.Timur DOĞU Son on yıldır biyokatalizör tutuklama maddesi olarak Ca-aljinat ve k-carrageenan gibi polisakkaritler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada.Ca-aljinat ve k-carrageenan jel taneciklerinde glükoz ve etanolun difüzyon özellikleri incelenmiş, sıcaklık, jel derişimi, aljinat geline eklenen Pe^O^ ve tutuklanmış S. cerevisiae derişiminin difüzyona etkisi araştırılmış¬ tır. Deneyler kesikli karıştırmalı bir difüzyon kabında yapılmıştır. Sistemden elde edilen glükoz veya etanol derişim azalma eğrilerine Moment Analizi Yöntemi uygu¬ lanmış, glükoz ve etanolun Etkin Difüzyon Katsayıları (De) ve Sıvı-Tanecik Kütle Aktarım Katsayıları (kf) hesaplanmıştır. Sıcaklık 20°C den 35°C ye artarken De f. 2fi P değeri 4.52x10 cm /s den 7»38xlO cm /s ye yüksel- iiiiv mistir. Ca-aljinat jel derişimi artarken glükoz ve etanolun Ds değerleri azalmıştır. Ca-aljinat jel deri şimi % 2 d3n % 3 e arttığında glükozun De değeri 5.29x10 2 _ 6 2 cm /s den 3.09x10`` cm /s ye düşmüştür. Etanolun % 2, % 3 ve % 4 Ca-aljinat jel derişimlerinde De değerleri ise sıracıyla 10.85x10 cm2/s, 9.06x10` cm2/ s ve 6 2 8.62x10` cm /s olarak bulunmuştur. Ca-aljinat jelinde tutuklanmış hücre derişiminin artması glükoz ve etanolun De değerlerini azaltmıştır. C a- al i inat j elinde tutuklanmış hücre derişimi % 0 dan % 32.5 e artarken glükoz 6 2 f/ P için De 5.07x10`^ cm /s den 4.68x10` cm /s ye düşmüştür. Etanol için ise hücre derişimi % 0 dan % 66 ya artarken - 6 2 6 2 De 9.06x10` cm /s den 8.33x10` cm /s ye azalmıştır. Ca-aljinat jeline katılan Fe^O-, miktarı etanolun De ve k~ değerlerini etkilemiş, Fe^O-, miktarı % 0 dan % 20 ye fi 2 `^ fi ? artarken De 9.06x10 cm /s den 12.10x10` cm /s ye artmış, kf ise 31.İ7xlO~4 cm/e den 7.52x10 cm/s ye düşüş göstermiştir. Karıştırma hızı 600 d/dk ve 650 d/dk da yapılan çalışmalarda etanolun k-carrageenan j elinde De si 9.20x10 cm2/s ve 9.43x10` cm2/s, kf değeri ise 5.26x10 em/s ve 5. 64x10 cm/s olarak bulunmuş olup fazla bir değişme göstermemiştir. ANAHTAR KELİMELER : Ca-aljinat, K-carrageenan, jellerde difüzyon, Moment Analizi.

ABSTRACT Masters Thesis DETEEKINATICM OF THE EFFECTIVE DIPPUSIOüî COEFFICIEÎîTS H CALCIUM ALGINATE AND K- CARRAGEENAN GELS USING MOMENT ANALYSIS METKOD MUmin KACIMUSALAR Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisior : Assoc. Prof.Dr.ÜlkU MEHMETOĞ1U 1992, Page : no Jury : Assoc.Prof.Dr.Ülkü MEHMETOĞLU ABBOc.Prof.Dr.Hasip YENİOVA Prof.Dr.Tinur DOĞU in the last decade, polysaccarides such as Ca- alginate and k-carrageenan are widely used to immobilize the biocatalysts. in this etudy, diffusion process of glucoee and ethanol in Ca-alginate and k-carrageenan and the effects of temperature, gel concentration, Pe^O-, addition and presence of immobilized S. c ere vi si a e on this diffue-- ion phenomena were inyestigated. The experimentB were performed in a batch stirred diffusion system. The Moment Analysis Technique was applied to the concentration curves of glucose ör ethanol obtained from the system and the effectivâ diffusion coefficients (De) and liquid- particle masa transfer coefficients (k,,) of glucose and ethanol were calculated. Y/hen the temperature was raised to 35°C from 20°C, De value of glucose increased from c 2& 2 4.52x10` cm /s to 7.38x10` cm /s, respectively. Increas- ing Ca-alginate gel concencration caused reduction in the vvi De values of glucose and ethanol. When Ca-alginate gel concencration was raised from 2 to 3 %. the glucose De 6262 value dropped to 5.09x10 cm /s from 5.29x10 cm /s. For 2, 3, 4$ Ca -alginate gel concentrations, De values of ethanol were found t o be 1Q.85X10, 9.06x10` and 62 8,62x10 cm /s, re ectively. The increase in the concentration of the immobilized cells decreased the glucose and ethanol De values. When the concentration of immobilized cells increased from O to 32.5 %% De 66 valuea för glucose dropped to 4.68x10 from 5.07x10` p cm /s. Por ethanol, When celi concentration increased f O from O to 66 %. De decreased from 9.06x10 cm /s to 6 2 8,33x10` cm /s, respectively. PepO^ added to Ca-alginate gel effected the De and kT values of ethanol. When ^62^3 amount increased from O to 20 %, De increased from 9.06x 10`~6 to 12.10xlO~6 cm2/s. and k,, decreased from 31.17xlO`4 / to 7.52x10 cm/s, respectively, The effect of the stirring rate was found to be not significant since as the stirring rate was changed from 600 to 650 rpm, De value of ethanol in k-carrageenan gel changed from 9.20x. 66 ? 10 t o 9.43x10` cm /s, and k- value changed from 5.62x 10` to 5.64x10` cm/s, respectively, KEY Y/ORDS : Ca-alginate, K-carrageenan, Diffusion in gels, Moment Analysis,