Hareketli yatak benzetimli ve annular kromatografi sistemlerinin imalatı: Annular kromatografide BSA saflaştırma performansının değerlendirilmesi
Manufacture of simulated moving bed and annular chromatography systems: Assessment of BSA purification performance in annular chromatography
Yazar: GONCA SAĞLAM
Danışman: DOÇ. DR. AHMET R. ÖZDURAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, iki farklı sürekli kromatografi sistemi olan `'Hareketli Yatak Benzetimli Kromatograf (SMB)'' ve `'Sürekli Annular Kromatograf (CAC)'' cihazlarının imalatı gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, hareketli yatak benzetimli kromatograf ünitesinin karmaşık işlergesini bilgisayarla kontrol edebilmek için gerekli olan yazılım algoritması, tez dahilinde hazırlanmıştır.Tezin diğer bir hedefi de, sığır kanından başlanılarak CAC cihazı ile yüksek safiyette Bovin Serum Albumin (BSA) elde edilmesidir. Bu amaçla yapılan deneylerde, CAC cihazı Q Sepharose XL reçinesi ile doldurulmuş ve çeşitli filtrasyon basamaklarında geçirilerek elde edilen sığır kan serumu CAC ye sürekli olarak beslenmiştir. Bu şekilde elde edilen BSA nın, karşılaştırılmalı olarak yapılan gözle muayene, FTIR spektroskopisi ve HPLC kromatogram sonuçları, tarafımızca tasarlanıp imal ettirilen CAC sistemi ile çok yüksek safiyetteki BSA nın sürekli olarak elde edilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir.Tezin bir diğer safhasında, sürekli olarak ayırma yapabilen SMB sistemi için, denge-dışı (non-equilibrium) adsorpsiyon modelleme tekniği kullanılarak bir matematiksel model geliştirilmiştir. Ayrıca CAC için grubumuzca daha önceden ileri sürülen denge-dışı model ile kullanılarak, BSA saflaştırılmasına yönelik deneysel çalışmaların simülasyonu yapılmıştır. Model parametrelerinden biri olan, annular kromatografta BSA adsorpsiyonunda kullanılacak olan ?Q Sepharose XL? anyon değiştirici adsorbent sistemi için homojen difüzyon katsayısı, Ds değerinin bulunması amacıyla, yine grubumuz tarafından ileri sürülen ve denge dışı (non-equilibrium) yaklaşımına dayanan yeni bir yöntem kullanılmıştır. Tarafımızca ileri sürülen yöntem ile homojen difüzyon katsayısı Ds, 1.7x10-9 cm2/sn olarak tayin edilmiş ve literatür çalışmaları sonucu bulunan değerler ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Hareketli yatak benzetimli kromatografi, sürekli annular kromatografi, bovin serum albumin, denge dışı modelleme, homojen difüzyon katsayısı.Danışman: Prof. Dr. Ahmet R. ÖZDURAL, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı

Abstract:
In this thesis study, manufacture of two continuous chromatographic systems named `?Simulated Moving Bed Chromatography (SMB)?? and `?Continuous Annular Chromatography (CAC)?? is performed. According to this scope, in order to control the complex operation of simulated moving bed chromatography with computer, necessary software algorithm is prepared, including the thesis work.Another goal of thesis is to achieve high purity Bovine Serum Albumin (BSA) starting from bovine plasma and ended with CAC equipment. In the experiments performed due to this aim, the CAC equipment is packed with Q Sepharose XL adsorbent and bovine blood plasma that is passed through various filtration steps, is fed continuously to the CAC unit. Purified BSA is investigated comparatively by eye examination, FTIR spectroscopy and HPLC chromatogram. These results show that it is possible to achieve high purity BSA continuously with CAC designed and manufactured by us.In the other stage of the thesis, a mathematical model based on non-equilibrium adsorption technique is developed for SMB system which enables to continuous separation. In addition to that simulation studies are done for BSA purification with annular chromatography by using non-equilibrium model which was proposed by our group beforehand. One of the model parameters, homogeneous diffusion coefficient, Ds, is found for anion exchange adsorbent, `?Q Sepharose XL?? that is used in BSA adsorption in annular chromatography. In order to find Ds value a new technique based on non-equilibrium approach is proposed by our group. Ds value is determined by us as 1.7x10-9 cm2/s and compared with those given in literature studies.Keywords: Simulated moving bed chromatography, continuous annular chromatography, bovine serum albumin, non-equilibrium modelling, homogeneous diffusion coefficient.