GERİ DÖN

Ders Öğretim Planı

Dersin Kodu Dersin Adı Dersin Türü Yıl Yarıyıl AKTS
504004702022 FERMENTATION TECHNOLOGY Seçmeli Ders Grubu 4 8 3,00

Dersin Seviyesi

Lisans

Dersin Sunulduğu Dil

İngilizce

Dersin Amacı

Dersin amacı fermentasyon proseslerinin temel ilkeleri ve fermentasyon kinetiği konusunda öğrencileri bilgilendirmektir. Ders süresince değişik fermentasyon prosesleri için durum değerlendirmeleri gerçekleştirilerek, öğrencilerin proseslerin temel aşamaları ve karşılaşılabilecek problemler üzerine bilgi sahibi olması amaçlanmaktadır.

Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri

Prof. Dr. Yekta Göksungur, Prof. Dr. Hatice Kalkan Yıldırım

Öğrenme Çıktıları

1 Biyoteknolojik proseslere mühendislik bakış açısıyla bakabilmeyi öğrenme.
2 Alkol fermantasyonu (şarap ve yüksek alkollü içkiler), laktik asit fermantasyonu ( turşu ve sofralık zeytin) ve asetik asit fermantasyonu (sirke) içeren üretim proseslerin anlaşılması, karşılaşılan problemlerin tanımlanması ve çözme becerisini kazanılması.
3 Fermantasyon prosesleri içeren ürünlerin üretiminde yaratıcı ve sorgulayıcı düşünce ile güvenli gıda üretimimin sağlanması ve kalite bilincinin sürdürülebilirliğinin kazanılmasını sağlama.
4 Çağın sorunları hakkında bilgi sahibi olarak, fermantasyon proseslerini temel alarak ürün bazında yenilikçi fikirler üretmeyi sağlama.
5 Biyoreaktörlerin temel unsurları ve sahip olmaları gereken özelliklerini öğrenme. Biyoreaktör tasarımı konusunda bilgi sahibi olma.

Öğretim Sistemi

Birinci Öğretim

Dersin Ön Koşulu Olan Dersler

Yok

Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar

Yok

Dersin İçeriği

Biyoreaktör tasarımı, karıştırmalı tank tipi bir biyoreaktörde olması gereken temel unsurlar, oksijen transfer katsayısı (kLa) ve fermentasyon prosesleri açısından önemi, hacimsel oksjen transfer katsayısı ölçüm yöntemleri, kritik çözünmüş oksijen konsantrasyonu, fermentasyon kinetiği, substrat konsantrasyonunun biyomas konsantrasyonuna etkisi, substrat kullanım hızı, oksijen tüketim hızı, ürün oluşum hızı, Luedeking ve Piret denklemi, kesikli sistem kinetiği, sürekli sistem kinetiği, kesikli-besleme sistemi kinetiği, bira, ekmek mayası üretiminde üretim akışının ve problemlerin canlı örneklerle incelenmesi (case study). Alkol, asetik asit ve laktik asit fermentasyonunlarında gerçekleşen biyokimyasal dönüşümler (metabolik yollar, yer alan mikroorganizmalar ve enzimler, enerji bilançoları, mikrobiyal büyüme ve ürün stokiyometreleri). Distilasyon prosesi ve dayandığı yasalar. Distilasyon tipleri ve çıkarımları: basit, buharlı ve fraksiyonel. Azeotropik distilasyon ve tipleri. Beyaz ve kırmızı şarap üretiminde, sirke üretiminde, sofralık zeytin üretiminde, turşu üretiminde ve yüksek alkollü içkiler üretiminde izlenen teknolojik basamaklar, mühendislik uygulamaları ve sorun çözme yöntemleri.

Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği

Hafta Konular (Teorik) Öğretim Yöntem ve Teknikleri Ön Hazırlık
1 Fermentasyon teknolojisinde kullanılan biyoreaktörler ve temel özellikleri. Biyoreaktör tasarımı.
2 Oksijen transfer katsayısı ve fermentasyon prosesleri açısından önemi, kritik çözünmüş oksijen konsantrasyonu. Hacimsel oksijen transfer katsayısı ölçüm yöntemleri.
3 Fermentasyon kinetiğine giriş, substrat ve oksijen tüketim hızının ve ürün oluşum hızının belirlenmesi. Kesikli fermentasyon sistemi kinetiği.
4 Luedeking ve Piret denklemi, substrat konsantrasyonunun biyomas konsantrasyonuna etkisi. Sürekli sistem kinetiği. Kesikli-besleme sistemi ve kinetiği.
5 Enzimler, yapıları, enzim aktivitesini etkileyen faktörler, enzim aktivitesinin kontrolü, enzimlerin gıda sanayinde kullanım alanları.
6 Bira üretimi; bir fabrikada üretim akışının ve problemlerin canlı örneklerle incelenmesi (case study)
7 Ekmek mayası üretimi; bir fabrikada üretim akışının ve problemlerin canlı örneklerle incelenmesi (case study)
8 Arasınav
9 Alkol fermentasyonunda gerçekleşen biyokimyasal dönüşümler (fermentasyonda yer alan maya ve enzimler, metabolitik yollar ve 12 basamaklı reaksiyonlar, enerji bilançosu ve meydana gelen ürünler, mikrobiyal büyüme ve ürün stokiyometresi). Üzüm işlemede meydana gelen değişimler.
10 Beyaz şarap üretimi: sınıflandırma, ön işlemler, pres seçimi, fermentasyonda ısı ve kütle hesaplamaları, durultma esasları, durultma ajan seçimi ve hesaplamaları, filtrasyon çeşitleri, şişeleme. Kırmızı şarap üretimi : ön işlemler, mayşe fermentasyonu, fermentasyonda ısı ve kütle hesaplamaları, fermentasyon tipleri ve fermentör tipleri , malolaktik fermentasyon esasları, durultmada ajan seçimi ve hesaplamaları, filtrasyon çeşitleri, şişeleme ve yıllandırma sırasında kimyasal interaksiyonlar.
11 Asetik asit fermentasyonunda gerçekleşen biyokimyasal dönüşümler. Fermentasyon sırasında oksijen transfer hesaplamaları. Sirke üretim teknikleri (kesikli, yarı-sürekli, sürekli), kullanılan biyoreaktör çeşitleri, özellikleri ve tasarım imkanları. Üretim sırasında uygulanan alt akım işlemleri: dinlendirme koşulları, durultma şekilleri, filtrasyon tipleri ve seçimi, pastörizasyon, standartizasyon, ambalajlama. Çeşitli hammaddelerden sirke üretimi. Verim hesaplamaları. Sirke üretiminde modelleme olanakları. Sirke hataları, hastalıkları, zararlıları ve problem çözme yöntemleri.
12 Laktik asit fermentasyonunda gerçekleşen biyokimyasal dönüşümler. Laktik asit fermentasyonda kütle hesaplamaları. Turşu üretiminde kullanılan hammaddeler, yardımcı maddeler ve turşu işletmelerinin özellikleri. Turşu üretiminde ön işlemler, üretim teknikleri (fermentasyonlu ve fermentasyonsuz), tank özellikleri ve tasarım imkanları. Turşularda görülen bozulmalar, nedenleri ve giderme yöntemleri. Kapari salamura üretim teknikleri.
13 Sofralık zeytin çeşitleri ve özellikleri. Sofralık zeytin üretiminde kullanılan yardımcı maddeler ve işletme özellikleri. Sofralık siyah zeytin üretim teknikleri:salamura, konserve, kıvırcık ve kalamata yöntemleri, Sofralık yeşil zeytin üretim teknikleri: bütün yeşil, bütün pembe, çizme yeşil, kırma, çekirdeksiz ve dolgulu, dilimlenmiş, kıyılmış Tank özellikleri ve tasarım imkanları. Zeytinlerde görülen bozulmalar, nedenleri ve giderme yöntemleri.
14 Yüksek alkollü içkiler üretiminde geçerli temel prensipler: fermentasyon ve distilasyon. Distilasyon prosesi ve dayandığı yasalar. Distilasyon tipleri ve çıkarımları: basit, buharlı ve fraksiyonel. Reflakslı distilasyonda denklemler ve besleme koşullarının önemi. Azeotropik distilasyon ve tipleri. Distilasyonda kullanılan ekipmanlar ve çalışma prensipleri: tek ve çift katlı imbikler, sürekli distilasyonda tek ve çift kolonlar. Alkol verim hesaplamaları.
15 Alkol fermentasyonunda meydana gelen temel ve yan ürünler. Farklı hammaddelerinin kullanımı: şekerli hammaddelerinin işlenmesi: kuru üzüm, pancar, melas; nişastalı hammaddelerinin işlenmesi: malt; selülozlu ve inülinli hammaddelerinin işlenmesi. Rakı, cin, votka, kanyak ve viskinin üretimi teknolojileri, tasarım olanakları ve sorun çözme yöntemleri. Likör tipleri ve üretim teknolojileri.
16 Final sınavı

Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar

DERS KİTAPLARI: 1.Kragl, U., 2005, Technology Transfer in Biotechnology from Lab to Industry to Production, Springer-Verlag GmbH. 2.Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J., 1995, Principles of Fermentation Technology, Elsevier Science Ltd, Oxford, 357 pp. 3.Göksungur, Y, 2009, Reaction and Fermentation Kinetics in Food Engineering, Sidas Medya Ltd. Şti., İzmir, 143 sayfa 4.Glazer, A. N., Nikaido, H., “Microbial Biotechnology”, W.H. Freeman and Company, New York, (1995). 5.Pirt, S.J., “Principles of Microbe and Cell Cultivation”, Blackwell Scientific Publications, Oxford, (1985). 6.Aktan, N. ve H. Kalkan, Distile Alkollü İçkiler Teknolojisi, Ege Üniversitesi, 173, İzmir, 1999. 7.Aktan, N. ve H. Kalkan, Şarap Teknolojisi, Kavaklıdere Eğitim Yayınları No:4, ISBN:975-6813-08-3, 615, Ankara, 2000. 8.Aktan, N., H. K. Yıldırım ve U. Yücel, Turşu Teknolojisi, Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu Yayınları, III Baskı, No: 23, ISBN: 975-483-373-7, 148, İzmir, 2003. 9.Aktan, N.,Yıldırım, H. K., Sirke Teknolojisi, Sidas Media L.td.Şt , II Baskı, ISBN: 978-605-87976-4-2, İzmir,83, 2011. 10.Aktan, N.ve H. Kalkan Yıldırım, Sofralık Zeytin Teknolojisi, Meta Basımevi, II Baskı, ISBN: 978-605-86980-0-0, 148, İzmir, 2012. YARDIMCI DERS KİTAPLARI: 1.Fugelsang, Kenneth C., Boston MA., 2007, Wine Microbiology, Practical Applications and Procedures, Springer Science & Business Media. 2. Bisswanger, H., 2002, Enzyme Kinetics, Principles and Methods, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, 255 pp. 3. Demain, A. L., Solomon, N.A. (eds.). 1986. Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology, American Society for Microbiology, Washington D.C., 466 pp.

Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları

Değerlendirme

Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri Adet Değer
Ara Sınav 1 100
Toplam 100
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri Adet Değer
Final Sınavı 1 100
Toplam 100
Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri 40
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri 60

Staj Durumu

Yok

İş Yükü Hesaplaması

Etkinlikler Sayısı Süresi (saat) Toplam İş Yükü (saat)
Ara Sınav 1 2 2
Final Sınavı 1 2 2
Derse Katılım 14 2 28
Alan Gezisi 3 4 12
Proje Tasarımı /Yönetimi 2 7 14
Bireysel Çalışma 1 30 30
Toplam İş Yükü (saat) 88

Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi

PÇ 1 PÇ 2 PÇ 3 PÇ 4 PÇ 5 PÇ 6 PÇ 7 PÇ 8 PÇ 9 PÇ 10 PÇ 11 PÇ 12
ÖÇ 1 4 3
ÖÇ 2 4 4
ÖÇ 3 5
ÖÇ 4 3 5
ÖÇ 5 4 4
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek