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3.4. Kontinuierlicher Biotransformationsprozess
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Die höchste Ausbeute betrug 82% bei einer Glucosekonzentration von 25 mM – hier
war die Raumzeitausbeute mit 217 mmol*L -1 *d -1 jedoch nur sehr niedrig. Die höchste
Raumzeitausbeute war 773 mmol*L -1 *d -1 bei einer Biomassekonzentration von 8%, hier
betrug die Ausbeute jedoch nur 65%. Der beste Kompromiss ist eine
Glucosekonzentration von 50 mM und eine Biomassekonzentration von 2%: Hier wurde
eine Ausbeute von 79% und eine Raumzeitausbeute von 476 mmol*L -1 *d -1 erzielt. Die
Katalysatorausnutzung war unter diesen Bedingungen auch am höchsten, sie wäre
generell aber bei längeren Versuchsdauern noch gestiegen.
Die optimierten Reaktionsbedingungen für den Betrieb eines kontinuierlichen Reaktors
zur Produktion von 2,5-DKG zeigt zusammengefasst Tabelle 3.15.
Tabelle 3.15: Optimierte Reaktionsbedingungen für die Produktion von 2,5-DKG mit
Gluconobacter oxydans im CSTR
Temperatur 25°C
Puffer; pH
50 mM KP i ;
Titration auf pH5
Begasung
Reiner Sauerstoff
Biomassekonzentration 2 % = 20 g BFG /L
Verweilzeit
2 h
Glucosekonzentration 50 mM
Ausbeute 75-80 %
Raum-Zeit-Ausbeute
476 mmol*L -1 *d -1
92 g*L -1 *d -1
In dieser Arbeit wurde das erste Mal eine kontinuierliche Produktion von 2,5-DKG mit
ruhenden G. oxydans Zellen durchgeführt. In der Literatur wurde bisher lediglich eine
kontinuierliche Produktion von Gluconsäure in demselben Reaktorsystem beschrieben
[Doneva et al. 1999]: Auch dort wurden G. oxydans Zellen mit Hilfe eines
Membranmoduls im Reaktor zurückgehalten. Allerdings enthielt das Reaktionsmedium
Hefeextrakt, so dass die Zellen noch wuchsen. Die Biomassekonzentrationen waren mit
1-3 g/L (0,1-0,3%) sehr viel geringer. Doneva et al. konnten einen Umsatz von 99%
und eine Raumzeitausbeute von 960 mmol*L -1 *d -1 erreichen. Allerdings ist für die
Produktion von Gluconsäure nur ein Drittel des Sauerstoffeintrags erforderlich wie für
die Produktion von 2,5-DKG. Es ist somit nicht verwunderlich, dass dabei höhere
Ausbeuten erreicht wurden.
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