Melastan laktik asit üretiminde farklı üretim tekniklerinin kullanılabilirliği ve üretim parametrelerinin optimizasyonu /
Yazar: YEKTA GÖKSUNGUR
Danışman: PROF. DR. ULGAR GÜVENÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Fermentasyon = Fermentation ; Laktik asit = Lactic acid ; Melas = Molasses ; Üretim teknikleri = Production techniques

Özet:
V ÖZET MELASTAN LAKTİK ASİT ÜRETİMİNDE FARKLI ÜRETİM TEKNİKLERİNİN KULLANILABİLİRLİĞİ VE ORTAM ŞARTLARININ OPTİMİZASYONU GÖKSUNGUR, Yekta Doktora Tezi, Gıda Mühendisliği Bölümü Tez yöneticisi : Prof. Dr. Ulgar GÜVENÇ 1998, 155 sayfa Bu tezde ön işlem uygulanmış pancar melasından serbest ve Ca- aljinatta immobilize edilmiş Lactobacillus delbrueckii IFO 3202 ile laktik asit üretiminde kesikli ve sürekli sistemler için bazı proses değişkenleri optimize edilmiştir. Kesikli sistemde 45 °C ve pH=6.0'da en yüksek laktik asit verimi elde edilmiştir. Başlangıç substrat konsantrasyonunun etkisi incelendiğinde, en yüksek efektif verimin (% 81.0) 52.1 g/l, en yüksek substrat dönüşüm veriminin (% 96.1) ise 78.2 g/l başlangıç şeker konsantrasyonunda elde edildiği görülmüştür. Daha yüksek substrat konsantrasyonlarında kesikli sistemin bir karakteristiği olarak verim değerleri azalmıştır. En yüksek dönüşüm veriminin elde edildiği 78.2 g/l başlangıç şeker konsantrasyonunda elde edilen maksimum hacimsel verimlilik 4.83 g/İh 'tir. Laktik asit bakterilerinin kompleks organik madde ihtiyaçlarım karşılayabilmek amacıyla değişik azot kaynaklan eşit azot bazında 10 g/l maya ekstraktına paralel olarak kullanılmıştır. Denemelere alman azot kaynaklan arasında en yüksek verim maya ekstraku ile, ikinci olarak ise malt çimi ile elde edilmiştir. Kesiklisistemde elde edilen verim ve verimlilik değerleri literatür ile karşılaştırıldığında, bu çalışmada elde edilen değerlerin daha yüksek olduğu görülmektedir. Sürekli sistemde yapılan denemelerde 0.1 ile 0.7 h"1 arasındaki seyreltme hızları denenmiştir. En yüksek laktik asit (% 4.15), 0.1 h"1 seyreltme hızında elde edilirken; en yüksek hacimsel verimlilik olan 11.20 g/lh, 0.5 h"1 seyreltme hızında elde edilmiştir. İ mmobilize edilmiş L.delbrueckii EFO 3202 ile laktik asit üretiminde, immobilizasyonda Na-aljinat, pomza taşı, K-Karagenan ve agar kullanılmış ve en yüksek laktik asit oluşumu ile verim değerleri Ca-aljinatta immobilize edilmiş hücrelerle elde edilmiştir. Ca-aljinat ile yapılan sonraki denemelerde kesikli sistemde en başarılı sonuçlar % 2 sodyum aljinattan elde edilen 2.0 - 2.4 mm çapındaki boncuklarla elde edilmiştir. En yüksek efektif verim (% 82.0) 52.1 g/l substrat konsantrasyonu ile elde edilirken, en yüksek dönüşüm verimi (% 90.0) 78.2 g/l substrat konsantrasyonunda elde edilmiştir. Tekrarlanan kesikli üretimlerde kalsiyum aljinat boncuklan 14 defa önemli verim kayıpları olamadan basan ile kullanılmıştır. Sürekli sistemde en yüksek laktik asit (42.2 g/l) 0.1 h'1 seyreltme hızında, en yüksek verimlilik ise (13.92 g/lh) 0.4 h"1 seyreltme hızında elde edilmiştir. Hem serbest hücrelerle, hem de immobilize hücrelerle sürekli sistemde ürün veriminin maksimum olduğu ve hacimsel verimliliğin maksimum olduğu iki kritik seyreltme hızı olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler : L.delbrueckii, melas, laktik asit, kesikli fermentasyon, sürekli fermentasyon, hücre immobilizasyonu, kalsiyum aljinat.

Abstract:
vn ABSTRACT APPLICATION OF DIFFERENT PRODUCTION TECHNIQUES ON THE PRODUCTION OF LACTIC ACID FROM BEET MOLASSES AND OPTIMIZATION OF PROCESS PARAMETERS GOKSUNGUR, Yekta Ph.D. in Food Engineering Supervisor : ProfDr. Ulgar GÜVENÇ 1998, 155 pages In this thesis, process variables for batch and continuous modes of fermentations were optimized for the production of lactic acid from pretreated beet molasses by free and Ca-alginate immobilized Lactobacillus delbrueckii EFO 3202. In batch mode of fermentation, highest lactic acid yield was obtained at 45°C, pH=6.0. The effect of initial sugar concentration was studied and the results showed that the highest effective yield (81.0 %) and substrate conversion yield (96.1 %) were obtained at 52.1 and 78.2 g/1 initial sugar concentrations, respectively. When initial sugar concentration exceeded the above values, yields decreased due to inhibition produced by high sugar concentration which is a characteristic behaviour of a batch culture. Initial sugar concentration of 78.2 g/1 gave a maximum volumetric productivity of 4.83 g/l/h along with maximum substrate conversion yield as stated earlier. Various cheaper nitrogen sources were replaced with yeast extract on equal nitrogen bases in batch fermentation. Of all the nitrogen sources tested, yeast extract yielded the highest and malt sprouts yielded the second highest levelvın of lactic acid. When the batch fermentation results obtained in this study are compared to the literature, it can be seen that yields and productivity obtained in this study are higher than the values reported so far. In the continuous fermentation, dilution rates analyzed were within 0.1 and 0.7 h"1 range. Maximum lactic acid concentration (4.15 %) was obtained at a dilution rate of 0.1 h"1. Maximum volumetric lactic acid productivity (1 1.20 g/l/h) was obtained at D=0.5 h"1 dilution rate. Na-alginate, pumice particles, K-Carrageenan and agar were used for the immobilization of L.delbrueckii IFO 3202. Highest lactic acid and highest yields were obtained with cells immobilized in Ca-alginate. In batch mode of fermentation successful results were obtained with Ca-alginate beads having 2.0 -2.4 mm diameter prepared from 2 % sodium alginate solution. The highest effective yield (82.0 %) and conversion yield (90.0 %) were obtained from 52.1 and 78.2 g/1 substrate concentrations, respectively. The gel beads produced lactic acid for fourteen consecutive batch fermentations. In the continuous mode of fermentation, the highest lactic acid concentration (42.2 g/1) was obtained at 0. 1 h"1 dilution rate while the highest productivity (13.92 g/l/h) was obtained at 0.4 h"1 dilution rate. Continuous fermentation results showed that there are two critical dilution rates where the product yield and volumetric productivity are at maximum. Key words : L.delbrueckii, molasses, lactic acid, batch fermentation, continuous fermentation, cell immobilization, calcium alginate.