Fotobiyoreaktörlerde kullanılabilecek yeni bir karıştırıcı sistemin tasarımı ve mikroalg hücreleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Desing of an innovative mixer system for photobioreactors and their effects on microalgae cells
Yazar: SEYFİ BARIŞ ERDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. SUPHİ ŞURİŞVAN ÖNCEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışmasındaki amaç, panel tip fotobiyoreaktörün karıştırma veriminin artırılmasının planlandığı "Tr 2011-06491B fotobiyoreaktörler için karıştırıcı sistem" patentinin bir uygulamasıdır. Bu patente göre, modüler bir karıştırıcının tasarım uygulamasının yapıldığı, hesaplamalı akışkanlar dinamiği prensibiyle bilgisayar temelli simülasyon sonucuna bağlı laboratuvar ölçeğinde kültür denemeleriyle tasarımın validasyonunun gerçekleştirilmesidir. Fotobiyoreaktör kültür denemelerinde Chlamydomonas reinhardtii mikroalginin CC124 mutant türü model olarak kullanılmıştır. Tasarım sürecinde 3-boyutlu modeli bilgisayar tabanlı tasarım programında oluşturulmuştur ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile simüle edilerek tasarım süreci optimize edilmiştir. Tasarım süreci tamamlanmış olan karıştırıcı sistem motor gücünü aktaran ana şaft mili üzerinden konik aktarma dişlilerinin dönüş hızı ve hareketini sağ ve sol yanlara açılan millere ileterek karıştırma alanını genişletmesi temeline dayanmaktadır. Sistemin parçaları sökülüp takılabilir şekilde modüler olarak tasarlanmıştır. 
Karıştırıcı etkinliğinin anlaşılması üzerine denemelerde karıştırma hızı sabit 150 rpm değerinde tutulmuştur. Denemelerde 3 farklı senaryo belirlenmiştir. Bunlar; üç farklı mil üzerinde bulunan altı bıçaklı rushton türbini (3B), iki farklı mil üzerinde bulunan altı bıçaklı rushton türbini (2B) ve bir mil üzerinde bulunan iki adet altı bıçaklı rushton türbini (1B) olarak planlanmıştır. Her senaryo için günlük örnekler alınmış ve analizleri yapılarak büyüme eğrileri takip edilmiştir. Tasarımı yapılan sistem panel tip fotobiyoreaktörlerin yanı sıra tübüler tip fotobiyoreaktörlerde de kullanılabilmektedir. Elde edilen veriler ve sonuçlar doğrultusunda, tasarımını gerçekleştirdiğimiz sistem gelişime ve geliştirilmeye müsait bir yapıdadır. Gelecekte yapılabilecek çalışmalara ve endüstriyel üretim sistemlerine entegrasyona umut vaadedici veriler elde edilmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis is an application of the "Mixer system for photobioreactors Tr 2011-06491B" patent, in which it is planned to increase the mixing efficiency of the panel type photobioreactor. According to this patent, the design application of a modular mixer is the validation of the design with laboratory scale culture trials based on the result of computer-based simulation with the principle of computational fluid dynamics. In the photobioreactor culture experiments, the CC124 mutant strain of Chlamydomonas reinhardtii microalgae was used as a model. During the design process, the 3-dimensional model was created in a computer-based design program and the design process was optimized by simulating with computational fluid dynamics. The mixer system, whose design process has been completed, is based on the principle of expanding the mixing area by transmitting the rotation speed and movement of the conical transmission gears to the shafts opening to the right and left sides through the main shaft shaft that transfers the engine power. The parts of the system are designed as modular so that they can be removed and installed.
Upon understanding of the mixer efficiency, the stirring speed was kept at a constant 150 rpm in the trials. 3 different scenarios were determined in the trials. These; It was planned as a six-blade rushton turbine (3B) on three different shafts, a six-blade rushton turbine (2B) on two different shafts, and two six-blade rushton turbines (1B) on one shaft. Daily samples were taken for each scenario and their analysis was made and growth curves were followed. The designed system can be used in panel type photobioreactors as well as tubular type photobioreactors. In line with the data and results obtained, the system we designed is suitable for development and improvement. Promising data have been obtained for future studies and integration into industrial production systems.