Fukoksantin üretimi için kinetik modelleme ve CFD simulasyonu

Fukoksantin, Chromophyta, kahverengi algler, ve diatomlarda bulunan kahverengi renkte bir pigmenttir. Bu molekül antioksidan, anti-enflamatuar, anti-kanser, anti-obezite ve anti-diyabetik faaliyetleri gibi potansiyel biyoaktivite düzeylerine sahip olması bakımından büyük ilgi çekmektedir. Phaeodactylum tricornutum suşu yüksek miktarda fukoksantin taşıyan bir diatomdur ancak bu mikroalgden fukoksantin üretimi için yapılan çalışmalar az sayıdadır. Mevcut çalışmada P. tricornutum'dan fukoksantin üretimi için optimum koşulların tespiti, büyüme ve ürün üretiminin kinetik modellemesi ve fotobiyoreaktörlerde akış profilinin simulasyonu amaçlanmıştır. İlk olarak 1 L'lik şişelerde kimyasal ve fiziksel üretim parametreleri incelenmiş ve sonuç olarak 45 µE.m-2.s-1 ışık şiddetinde, 18 oC sıcaklıkta, F/2 besin ortamında ve 3 L/dk havalandırma hızında üretim optimize edilmiştir. Takiben karıştırmalı tank, panel ve hava kaldırmalı fotobiyoreaktör olmak üzere 2 L'lik 3 farklı fotobiyoreaktörde; sabit "hacimsel güç tüketim hızı", "oksijen kütle transfer katsayısı" ve "karışma zamanı" olmak üzere 3 farklı ölçek büyütme stratejisi araştırılmıştır. En iyi fukoksantin verimi 2,22 mg/g hücre olarak "sabit hacimsel güç tüketim hızı" stratejisinin uygulandığı panel fotobiyoreaktörde elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda ölçek büyütme stratejisi ile 7 L'lik panel fotobiyoreaktörde üretim gerçekleştirilmiş ve ulaşılan maksimum fukoksantin miktarı 4,11 mg/g hücre olarak belirlenmiştir. Online kontrolün sağlandığı 2 L'lik fotobiyoreaktörde üretimin biyokütle ve ürün açısından kinetik modellemesi yapılmıştır. Ayrıca 2 L'lik fotobiyoreaktörler için akış profili ANSYS V7.1 ile simule edilmiş ve fotobiyoreaktör tasarım parametreleri değerlendirilmiştir.