Optimization of the flocculation process for the treatment of Aspergillus strains
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-08-29
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
76
Series
Abstract
Enzymes are biological catalysts produced by all living organisms. Enzymes catalyse specific reactions taking days or years, making them instantaneous. Industrial enzymes are produced by fermentation utilizing enzyme-producing microbes. After the fermentation process, enzyme production reaches downstream processing where produced enzymes are separated from the fermentation broth using filtration and various other processes to further process the product. In this Master’s thesis, filter aids called flocculants were tested for better separation of cells, mycelium and other unwanted particles before filtration. The function of a flocculant process is to improve both pressure filtration and post processing in the later stages of downstream processing to ensure production quality and efficiency. Two flocculant types were tested on three different Aspergillus strains of production. Usage of these flocculants were compared to the normal processes currently in use in production at Roal Oy. The results from the flocculation optimization tests are highly production strain specific and variations can even be seen between fermentations of the same strain. The test results suggest that there is no clear implication that any of the two flocculants have advantages over the normal processes. No obvious conclusions could be made from the results as the post-processability was not tested separately so only the experimented parameters gave some idea about that. Even though some higher filtration rates and amounts of filtrate were observed, higher viscosities due to addition of flocculants and increased turbidity are signs of possible problems in clarification filtration in later stages. Earlier mentioned observations and decreases in enzyme activities suggest that usage of these flocculants is not an improvement compared to the normal processes.Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, joita tuottavat kaikki eliöt. Entsyymit voivat katalysoidessaan nopeuttaa päiviä tai vuosia kestäviä reaktiota tapahtumaan hetkessä. Teollisia entsyymejä tuotetaan fermentoimalla eli käymisprosessilla käyttämällä entsyymejä tuottavia mikrobeja. Fermentointiprosessin jälkeen tapahtuvassa jälkikäsittelyssä tuotetut entsyymit erotetaan kasvatusliuoksesta suodattamalla ja muita menetelmiä käyttäen tuotetta lopullisen muotoon prosessoidessa. Tässä diplomityössä tutkittiin suodatusapuaineita, joita kutsutaan flokkulanteiksi. Flokkulanttien tehtävä bioprosesseissa on helpottaa solujen, myseelin ja muiden kiintoaineiden erottamista kasvatusliuoksesta ennen painesuodatusta. Prosessin näkökulmasta flokkulointiprosessin tarkoituksena on helpottaa sekä painesuodatusta että myöhempiä jälkikäsittelyn vaiheita laadun sekä tuotannon tehokkuuden varmistamiseksi. Työssä tutkittiin kahden eri flokkulantin käyttöä kolmen eri tuotannon Aspergillus-kannan kanssa. Näiden flokkulanttien vaikutusta verrattiin tuotannon normaaleihin prosesseihin. Flokkulointiprosessin optimointikokeet ovat tuotantokantariippuvaisia ja jopa saman tuotantokannan eri kasvatusten käytöksessä on eroja. Kokeiden tulosteen perusteella testatut flokkulantit eivät näyttäisi tarjoavan merkittävää hyötyä normaaliprosesseihin verrattuna. Selviä johtopäätöksiä jälkikäsittelykyvyn muutoksista ei voitu tehdä, sillä suodosten todellista jälkikäsittelyä ei tutkittu erikseen, vaan tutkitut parametrit antavat osviittaa tästä. Vaikka joissain tapauksissa suodatusnopeudessa ja suodoksen määrässä nähtiin kasvua, kasvaneet viskositeetit ja korkeammat sameudet indikoivat mahdollisista ongelmista myöhemmässä kirkastussuodatusvaiheessa. Edellä mainitut havainnot sekä laskeneet entsyymiaktiivisuudet viittaavat, että näiden flokkulanttien käyttö ei paranna prosessia normaaleihin prosesseihin nähden.Description
Supervisor
Murtomäki, LasseThesis advisor
Rannaste, ErikKeywords
Aspergillus, enzymes, fermentation, flocculants, flocculation, pressure filtration