Aşağı doğru birlikte akışlı temas reaktöründe farklı sıvı ortamları için hidrodinamik özelliklerin ve kütle transferinin incelenmesi

Bu çalışmada Aşağı Doğru Birlikte Akışlı Temas Reaktörü (CDCR) kullanılarak gaz fazdan fiziksel özellikleri farklı sıvı faza oksijen transferi araştırıldı. Ayrıca Bacillus amyloliquefaciens ve ? -Amilaz üretiminde CDCR'ın performansı incelendi. Bununla birlikte gaz tutuş kesri ve kütle transfer katsayısını hesaplamak için kolondaki sıvı hacmi başına sıvının kinetik enerjisi, çizgisel gaz hızı ve relatif yüzey gerilimine bağlı korelasyonlar elde edildi.Çalışmanın birinci aşamasında aşağı doğru birlikte akışlı temas reaktöründe kütle transferi ve hidrodinamik davranışları, üç farklı orifis çapında (2, 3 ve 4 mm) farklı sıvı ortamları için çalışıldı. Gaz tutuş kesri ( ? G) ve hacimsel kütle transfer katsayısı (kLa) değerleri her orifis çapı için sıvı ve gaz akış hızları artışıyla arttı. Hava-su sisteminde elde edilen kLa değerleri diğer sıvıların kLa değerlerine göre daha yüksek iken, gaz tutuş kesri ve dispersiyon yüksekliği değerleri ise sıvı yüzey gerilimindeki azalmadan dolayı hava-su sistemindeki değerlere göre daha yüksek bulundu.Tüm şartlarda ortalama kabarcık çapını bulmak için fotoğrafik teknik kullanıldı ve kabarcıkların çapları hava-su, hava-butanol, hava-anyonik surfaktan, hava-katyonik surfaktan, hava-non iyonik surfaktan ve hava- fermantasyon sıvısı için sırasıyla 3.840mm, 2.467 mm, 2.055 mm, 1.543 mm, 1.322 mm ve 1.284 mm olarak ölçüldü. Bundan başka kabarcık çapları ve oluşumu üzerinde hidrodinamik şartlar ve sıvı özelliklerinin etkisi belirlendi.Çalışmanın ikinci aşamasında bakteri hücresi B. amyloliquefaciens'in CDCR'daki üreme deneyleri yürütüldü. Bu aşamada 2,3 ve 4 mm'lik orifis kullanılarak, 10 gr glukoz konsantrasyonunda, her üç orifis içinde 13 saatlik sürenin sonunda sırası ile 4.142, 5.000 ve 4.873 g kuru hücre/lt derişiminde mikroorganizma elde edilmiş ve kullanılan glukoz miktarının ise 14-15 saatlik sürenin sonunda hücreler tarafından tamamen tüketildiği gözlendi. 3 mm'lik orifis kullanılarak 10 g/lt glukozlu ortamda bakterinin Özgül üreme hızı 0.310 saat-1 ve glukoz tüketim hızı 0.500 g hücre/g glukoz olarak bulundu, kLa ve ro değerlerinin ise aktif üreme evresinde arttığı daha sonra aktif hücrelerin azalması ile azaldığı gözlendi.B. amyloliquefaciens bakterisi ile aşağı doğru birlikte akışlı temas reaktöründe substrat olarak farklı konsantrasyonlarda nişasta kullanılarak ? -amilaz üretimi gerçekleştirildi (7.5, 10, 15 ve 17.5 g/lt). Yapılan deneylerde maksimum enzim üretimi (500 IU) 15 g/lt nişasta, 2.5 g/lt pepton, 1 g/lt yeast ekstrakt, 1 g/lt KH2PO4, 0.5 g/lt MgSO4.7H2O ve 0.114 g/lt CaCl2.2H2O içeren ortamda elde edilmiştir.Çalışmanın üçüncü aşamasında ise gaz tutuş kesri ve hacimsel kütle transfer katsayısı için deneysel veriler analiz edilerek yeni korelasyonlar elde edildi. Bu korelasyonlar, kolondaki sıvı hacmi başına sıvının kinetik enerjisi, çizgisel gaz hızı ve relatif yüzey gerilimine bağlı fonksiyon olarak ifade edildi.