Reaktionstechnik von instationären biologischen Prozessen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2002
|
| Schriftenreihe: | Berichte aus der Biotechnologie
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
BIOREAKTIONSTECHNIK
1
1.2
GEGENUEBERSTELLUNG
VON
CHEMISCHEN
UND
BIOLOGISCHEN
REAKTIONEN
8
1.2.1
DARSTELLUNG
DER
PRINZIPIELLEN
UNTERSCHIEDE
8
1.2.2
MIKROKINETISCHE
ANSAETZE
UND
FORMALKINETIKEN
9
1.3
DIE
ROLLE
DER
INSTATIONAER
GEFUEHRTEN
PROZESSE
15
1.3.1
KLASSISCHE
VERFAHREN
IN
DER
PRAXIS
15
1.3.2
HETEROGENE
KATALYTISCHE
CHEMISCHE
VERFAHREN
MIT
GEZIELT
AUFGEPRAEGTEN
INSTATIONARITAETEN
18
1.3.3
BIOLOGISCHE
VERFAHREN
MIT
GEZIELT
AUFGEPRAEGTEN
INSTATIONARITAETEN
26
1.3.3.1
SYSTEME
MIT
SUSPENDIERTEN
MIKROORGANISMEN
26
1.3.3.2
SYSTEME
MIT
IMMOBILISIERTEN
MIKROORGANISMEN
34
1.3.3.3
SCHLUSSFOLGERUNG
38
1.4
PROBLEMSTELLUNG,
ZIELSETZUNG
UND
VORGEHENSWELSE
39
2
INSTATIONAERE
REPEATED-BATCH
UND
KONTINUIERLICHE
FERMENTATIONEN
IM
RUEHRKESSELBIOREAKTOR
45
2.1
MIKROBIELLE
PRODUKTION
VON
ESSIGSAEURE
AUS
ETHANOL
IM
RUEHRKESSELBIOREAKTOR
45
2.1.1
ACETOBACTER-INDUSTRIESTAEMME
46
2.1.2
EINFLUSS
DER
PRODUKTINHIBITION
48
2.2
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
49
2.2.1
MATERIAL
UND
METHODEN
49
2.2.1.1
VERWENDETE
MIKROORGANISMEN,
NAEHRSTOFFANSPRUECHE
UND
KULTIVIERUNGSBEDINGUNGEN 49
2.2.1.2
VERSUCHSAUFBAU,
ANALYTISCHE
METHODEN
UND
PROZESSAUTOMATISIERUNG
50
2.2.2
REPEATED-BATCH
EXPERIMENTE
54
2.2.3
KONTINUIERLICHE
EXPERIMENTE
OHNE
UND
MIT
SHIFTS
DER
VERDUENNUNGSRATE
59
2.3
INSTATIONAERE
MODELLIERUNG
DER
ESSIGSAEUREFERMENTATION
63
2.3.1
RNA-KONZEPT
64
2.3.2
VERZUGSZEIT-KONZEPT
72
2.3.2.1
MODELLIERUNG
DER
INSTATIONAEREN
WACHSTUMSKINETIKEN
FUER
DEN
KONTINUIERLICHEN
UND
DEN
REPEATED-BATCH
BETRIEB
72
2.3.2.2
MODELLIERUNG
DER
INSTATIONAEREN
PRODUKTBILDUNGSKINETIKEN
FUER
DEN
KONTINUIERLICHEN
UND
DEN
REPEATED-BATCH
BETRIEB
76
2.4
ERHOEHUNG
DER
INTEGRALEN
REAKTORLEISTUNG
DURCH
DIE
INSTATIONAERE
PROZESSFUEHRUNG
79
3
DER
ENZYM-MEMBRAN-REAKTOR
IM
BATCH-BETRIEB
MIT
GEKOPPELTER
ELEKTROCHEMISCHEN
ZELLE
82
3.1
ENZYMATISCHE
UMSETZUNG
VON
R-LACTAT
ZU
PYRUVAT
DURCH
DIE
HYDROXYCARBOXYLAT-VIOLOGEN-OXIDOREDUKTASE
AUS
PROTEUS
VULGARIS
82
3.2
MATERIAL
UND
METHODEN
85
3.2.1
VERWENDETE
CHEMIKALIEN
UND
ENZYME
85
3.2.2
ENZYM-MEMBRAN-REAKTOR
85
3.2.3
ELEKTROCHEMISCHE
ZELLE
86
3.2.4
LABORVERSUCHSANLAGE,
INSTRUMENTIERUNG
UND
BETRIEBSBEDINGUNGEN
88
3.3
MODELLIERUNG
DES
ENZYM-MEMBRAN-REAKTORS
90
3.3.1
MODELLIERUNG
DER
ENZYMATISCHEN
REAKTION
IM
RUEHRREAKTOR
90
3.3.2
MODELLIERUNG
DER
ELEKTROCHEMISCHEN
ZELLE
92
3.4
DARSTELLUNG
DER
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
94
3.4.1
CROSS-FLOW-MIKROFILTRATIONSPROZESS
94
3.4.2
ELEKTROCHEMISCHE
REGENERATION
DES
MEDIATORS
95
3.4.3
ENZYMREAKTION
MIT
GEKOPPELTER
ELEKTROCHEMISCHEN
REGENERATION
DES
MEDIATORS
97
3.5
VERBESSERUNG
DER
ENZYMSTANDZEIT
DURCH
DIE
KONTINUIERLICHE
ELEKTROCHEMISCHE
REGENERATION
103
4
BIOLOGISCHE
ABBAUPROZESSE
IM
KONTINUIERLICH
BETRIEBENEN
RIESELBETTBIOREAKTOR
UNTER
INSTATIONAEREN
BEDINGUNGEN
106
4.1
ABBAU
VON
LOESUNGSMITTELN
AUS
INDUSTRIEABLUFT
IM
RIESELBETTBIOREAKTOR
106
4.2
MATERIAL
UND
METHODEN
108
4.2.1
MODELLSTOFFSYSTEM,
MIKROORGANISMENKULTUR
UND
MEDIEN
108
4.2.2
BESCHREIBUNG
DER
VERSUCHSANLAGE
111
4.2.3
ANALYTISCHE
METHODEN
113
4.3
EXPERIMENTELLEUNTERSUCHUNGEN
113
4.3.1
INTEGRALE
REAKTORLEISTUNG
UNTER
QUASI-STATIONAEREN
BEDINGUNGEN
113
4.3.2
ANFAHRVERHALTEN
DES
REAKTORS
UND
EINFLUSS
DER
STICKSTOFFQUELLE
AUF
DEN
BIOLOGISCHEN
ABBAU
118
4.3.3
OPTIMIERUNG
DES
REAKTORVERHALTENS
DURCH
AUFGEPRAEGTE
INSTATIONARITAETEN
121
4.3.3.1
EINFLUSS
DER
INTERVALLBERIESELUNG
121
4.3.3.2
EINFLUSS
VON
INSTATIONAEREN
SCHADSTOFFZEITFUNKTIONEN
122
4.3.4
OPTIMIERUNG
DES
REAKTORVERHALTENS
DURCH
DEN
EINSATZ
EINES
LOESUNGSVERMITTLERS
127
4.3.5
UNTERSUCHUNGEN
ZUR
POPULATIONSDYNAMIK
130
4.4
MODELLIERUNG
DES
RIESELBETTBIOREAKTORS
ZUR
ABLUFTREINIGUNG
136
5
DIE
MIKROBIELLE
WERTSTOFFSYNTHESE
IM
INSTATIONAER
BETRIEBENEN
BIOFILMFESTBETTREAKTOR
143
5.1
SYNTHESE
VON
DIHYDROXYACETON
(DHA)
AUS
GLYCERIN
MITTELS
GLUCONOBACTER
OXYDANS
143
5.1.1
G/UCONOBACTER
OXYDANS-STAEMME
144
5.1.2
EINFLUSS
DER
SUBSTRAT
UND
PRODUKTINHIBITION
145
5.2
VERFAHREN
MIT
ZELLRUECKHALTUNG
147
5.3
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
152
5.3.1
MATERIAL
UND
METHODEN
152
5.3.1.1
VERWENDETE
MIKROORGANISMEN,
NAEHRSTOFFANSPRUECHE
UND
KULTIVIERUNGSBEDINGUNGEN
152
III
5.3.1.2
VERSUCHSAUFBAU,
ANALYTISCHE
METHODEN
UND
PROZESSAUTOMATISIERUNG
153
5.3.1.3
VALIDIERUNG
DER
STERILISATIONSPROZEDUR
DER
ANLAGE
157
5.3.2
REPEATED-BATCH
BETRIEB
OHNE
KOLONNE
158
5.3.3
REPEATED-FED-BATCH
BETRIEB
DES
KOMBINIERTEN
SYSTEMS
(RUEHRKESSEL
UND
KOLONNE)
159
5.4
MODELLIERUNG
DER
INSTATIONAEREN
WERTSTOFFSYNTHESE
IM
BIOFILMFESTBETTREAKTOR
162
5.4.1
MODELLIERUNG
DES
RUEHRKESSELS
(OHNE
KOLONNE)
IM
BATCH-BETRIEB
162
5.4.2
MODELLIERUNG
DER
KOLONNE
165
5.5
PROZESSINTENSIVIERUNG
DURCH
EINE
INSTATIONAERE
QUASI-KONTINUIERLICHE
BETRIEBSFUEHRUNG
UND
ZELLRUECKHALTUNG
170
6
VERGLEICHENDE
BETRACHTUNG
VON
INSTATIONAEREN
CHEMISCHEN
UND
BIOLOGISCHEN
PROZESSEN
172
6.1
RUECKGEKOPPELTE
CHEMISCHE
UND
BIOLOGISCHE
SYSTEME
MIT
NICHTLINEARITAETEN
172
6.1.1
CHEMISCHE
SYSTEME
172
6.1.2
BIOLOGISCHE
SYSTEME
177
6.2
GEDAECHTNISVERHALTEN
BEI
MIKROORGANISMEN
184
6.2.1
MECHANISTISCHE
VERZUGSZEIT-KONZEPTE
184
6.2.2
DEUTUNG
DES
GEDAECHTNISVERHALTENS
VON
MIKROORGANISMEN
AUF
DER
BASIS
VON
REGULATIONSNETZWERKEN
186
6.3
CHARAKTERISTISCHE
RELAXATIONSZEITEN
BEI
CHEMISCHEN
UND
BIOLOGISCHEN
PROZESSEN
188
6.3.1
DAS
RELAXATIONSZEIT-KONZEPT
188
6.3.2
INSTATIONAERE
CHEMISCHE
SYSTEME
192
6.3.3
INSTATIONAERE
BIOLOGISCHE
SYSTEME
194
6.4
BEWERTUNG
DES
EINFLUSSES
VON
INSTATIONARITAETEN
BEI
CHEMISCHEN
UND
BIOLOGISCHEN
PROZESSEN
197
IV
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
201
8
LITERATURVERZEICHNIS
206
9
SYMBOLVERZEICHNIS
233
V |
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