Praxis der Bioprozesstechnik: mit virtuellem Praktikum
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Spektrum, Akad. Verl.
2009
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | VIII, 180 S. Ill., graph. Darst. 25 cm 1 DVD (12 cm) |
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| adam_text | Vorwort V
1 Bioreaktortechnik l
1.1 Bioreaktortypen 1
1.2 Rührkesselbioreaktoren - Aufbau und
Instrumentierung 2
1.2.1 Aufbau 2
1.2.2 Instrumentierung von Bioreaktoren 5
1.3 Auslegung und scale-up von
Bioreaktoren 7
2 Charakteristika von
Rührkesselbioreaktoren 11
2.1 Aufgaben eines gerührten
Bioreaktors H
2.2 Wärmeübertragung in
Rührkesselbioreaktoren 12
2.2.1 Grundlagen 12
2.2.2 Experimentelle Bestimmung des
Wärmedurchgangskoeffizienten 15
2.3 Sauerstoffeintrag 17
2.3.1 Grundlagen 17
2.3.2 Modellvorstellungen 18
2.3.3 Sauerstoffeintrag in Bioreaktoren 19
2.3.4 Experimentelle Bestimmung des
Sauerstofftransportkoeffizienten 22
2.3.5 Abschätzung des kLa-Wertes über
Korrelationsbeziehungen 23
Symbolverzeichnis 28
2.4 Simulationsexperimente 24
3 Grundlagen kinetischer Modelle 29
3.1 Einführung in die Modellbildung 29
3.2 Ableitung grundlegender kinetischer
Parameter für unstrukturierte Modelle .... 30
3.2.1 Charakteristische Phasen einer batch-
Kultur von Mikroorganismen 30
3.2.2 Limitierung und Inhibierung von
Zellwachstum 31
3.2.3 Ausbeute- und Umsatzkoeffizienten 33
3.2.4 Substrataufnahme während einer
bafdz-Kultur 34
3.2.5 Produktbildung während einer
bafc/z-Kultur 35
3.3 Limitierungs- und Inhibierungs-
effekte bei Escherichia coli 35
3.3.1 Substrathemmung und -limitierung 36
3.3.2 Wachstumshemmung durch
Metabolite 37
3.3.3 Substrataufnahme 38
3.3.4 Schlussfolgerungen 39
3.4 Modellierung des Wachstums von
Saccharomyces cerevisiae 39
3.4.1 Physiologie und Metabolismus von
Saccharomyces cerevisiae 39
3.4.2 Unstrukturiertes Wachstumsmodell
für Saccharomyces cerevisiae 42
3.5 Zellwachstum und Produktivität
von Hybridoma-Zellen 47
3.5.1 Zellspezifische Wachstumsrate bei
Substratlimitierung 48
3.5.2 Inhibierung durch Ammonium 50
3.5.3 Zellspezifische Substrataufnahme-
und Metabolitenproduktionsraten 51
3.5.4 Zellspezifische Produktionsraten
für monoklonale Antikörper 53
3.5.5 Schlussfolgerungen 54
Symbolverzeichnis 55
4 Betriebsweisen für Bio¬
reaktoren 59
4.1 Satz-Betrieb (batch) 60
4.2 Zulauf-Satz-Betrieb (fed-batch) 60
4.3 Kontinuierlicher Betrieb ohne
Zellrückhaltung 61
4.4 Kontinuierlicher Betrieb mit
Zellrückhaltung (Perfusion) 63
4.5 Dialysekultur 64
4.6 Varianten der fed-batch-Steuerung 68
4.6.1 Fütterungsstrategien ohne zusätzliche
Messdaten aus dem Prozess 69
4.6.2 Strategien mit zusätzlichen
Informationen aus dem Prozess 73
4.6.3 Modellgestützte Prozessführungs-
strategien 82
Symbolverzeichnis 86
5 Experimente zu Prozessführung,
Kinetik und Modellbildung 89
5.1 Grundlagen und Randbedingungen
zu den Beispielorganismen 89
5.1.1 Saccharomyces cerevisiae 89
5.1.2 Escherichia coli 90
5.1.3 Hybridoma-Zellen 91
5.2 Experimente zum Wachstums¬
verhalten der Beispielorganismen 91
5.2.1 Zielsetzung 91
5.2.2 Quantitative Beschreibung von
Zellwachstum und Produktbildung
bei verschiedenen Prozessführungen 92
5.2.3 Experimente zu Prozessführungen
mit Saccharomyces cerevisiae 102
5.2.4 Experimente zu Prozessführungen
mit Escherichia coli 122
5.2.5 Experimente zu Prozessführungen
mit Hybridoma-Zellen 125
5.3 Experimente zur Bestimmung
kinetischer Parameter 135
5.3.1 Einführung in die Modellbildung 135
5.3.2 Saccharomyces cerevisiae 137
5.3.3 Escherichia coli 137
5.3.4 Hybridoma-Zellen 138
5.4 Experimente zur Optimierung
von fed~batch-Prozessen 141
5.4.1 Zielsetzung 141
5.4.2 Saccharomyces cerevisiae 141
5.4.3 Escherichia coli 142
5.4.3 Hybridoma-Zellen 143
Formelverzeichnis 150
6 Automation von Bioreaktoren 151
6.1 Aufgaben der Automation von
Bioreaktoren 151
6.2 Regelkreise 151
6.2.1 Stetige Regler 153
6.2.2 Regeln zum Einstellen von
Reglerparametern 160
6.2.3 Unstetige Regler 163
6.3 Simulationsübungen 164
Literatur 172
Index 175
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