Studies on ethanol production by fermentation

Abstract

02ET Biyoteknoloji alanındaki son gelişmeler, tutuklanmış hücre sistemlerinin yoğun araştırmalara konu olduğunu göstermektedir. Bu teşde yapılan araştırma maya hücrelerinin biyokütle destek parçacıkları içinde tutulması şeklinde uygulanan pasif tutuklanma tekniğinin yerleştirilmesine yöneliktir. Bu amaçla, yumaklaşan bir Sscchsrmyces cerevisise türü kullanılarak glikozdan etanol üretimi model sistem olarak ele alınmış ve tutuklamanın etanol üretimine ve verimliliğine etkisi ölçülmüştür. Bu deneyler, eğimli, dolgulu yatak reaktörde, geri döngülü kesikli çalışma düşeninde besi ortamının hızı değiştirilerek gerçekleştirilmiştir. Yapılan büyüme eğrisi çalışmaları yumaklaşmayan maya hücrelerinin, logaritmik büyüme fazını ekimden 11 saat sonra tamamladıklarını buna karşılık yumaklaşan hücrelerin sabit fasa 12 saat sonra girdiklerini göstermiştir. Fermentasyon denemelerinde, ürün veriminin hücre yoğunluğuna ve devir hızına bağlı olmaksızın sabit kaldığı bulunmuştur. Etanol üretim hızının ise. serbest hücreler, kendinden yumaklaşan hücreler ve tutuklanmış hücreler sırasıyla arttığı gözlenmiştir.

IV ABSTRACT The research presented in this thesis has been directed towards the establishment of a practical immobilization process in which yeast cells could be entrapped within biomass support particles. Production of ethanol was therefore chosen as a model system for the application of passive cell immobilisation (using porous support particles) which is the basis of the technique described here. The immobilized Sstcctermyces c&revisiae cells were operated batenwise in an inclined packed-bed reactor system with the recirculation of nutrient medium. Ethanol production rates, as well as residual glucose concentrations, were monitored at different feedstock recirculation rates. An examination of the growth pattern showed that the exponential phase of nonflocculating yeast cell growth is completed in 11 hours after inoculation while the flocculating cells enter the stationary phase after 12 hours. For the fermentation experiments, the product yields were found to remain constant irrespective of the cell density and recirculation rate. The rate of ethanol production by suspended cells is lower than that of self aggregating cells which in turn is lower than the rate of ethanol production by immobilized cells.