JuSER - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse: Reaktivextraktion8.3.1 In situ Reaktivextraktion von 2,3-trans-CHDEntwicklung des Verfahrens zur in situ-Gewinnung von 2,3-trans-CHDDie Basis für das Hybridverfahren mit der integrierten Reaktivextraktion von 2,3-trans-CHDwar eine Fed-Batch Fermentation mit dem Stamm F111pC20 (Tab. 4.1). Alle Fermentationenzur in situ Aufarbeitung wurden nach Vorgaben aus dem Kapitel 4.3.2 durchgeführt. DerAufbau und das Prinzip der integrierten Produktabtrennung sind im Kapitel 4.3.5beschrieben. Der schematische Aufbau der Reaktivextraktionsanlage kann der Abbildung4.10 entnommen werden.Im Rahmen der ersten in situ Experimente sollte die technische Realisierbarkeit deskomplexen Verfahrens gezeigt werden. Bei der Fermentation wurden Maßnahmen zurMinimierung der Kontaminationsgefahr überprüft (Kap. 4.3.5). Weiterhin wurde diekontinuierliche Bereitstellung des Permeats optimiert. Diese Maßnahmen sollten dieLangzeitstabilität des Extraktionssystems während der in situ Produktaufarbeitung erhöhen.Ferner sollten die Langzeitversuche den Einfluss der on-line Reaktivextraktion auf dieProduktbildung und die Aktivität der Biomasse zeigen.Das Experiment wurde mit einem Batch-Prozess mit einem Startvolumen von 22 Literngestartet. Nach einer Prozesszeit von ca. 5 Stunden wurde mit dem Glukosezulauf der Fed-Batch-Prozess begonnen. Die Wachstumsphase endete nach einer Prozesszeit von17 Stunden. Die Induktion der Produktbildung begann nach 5,2 Stunden. Der Verlauf derProduktkonzentration ist in der Abbildung 8.6 dargestellt.Nach der Induktion der Produktbildung stieg die 2,3-trans-CHD-Konzentration in derFermentationsbrühe bis auf 120,8 mmol/l (18,8 g/l) (Abb. 8.6). Nach einer Prozesszeit von27,5 wurde mit der Ultrafiltration der Fermentationsbrühe begonnen. Da die Leistung derUltrafiltrationsmodule im Laufe des Experimentes abnahm, wurden nach einer Laufzeit vonca. 10 Stunden die 10 kDa Ultrafiltrationskassetten gegen regenerierte Kassettenausgetauscht. Anschließend wurden höhere Filtrationsraten bestimmt. DasUltrafiltrationssystem lieferte einen biomasse- und proteinfreien Fermentationsüberstand, derfür den Start der Reaktivextraktion eingesetzt wurde. Vergleichbar zu den off-lineReaktivextraktionsexperimenten (Kap. 8.1) wurde für die Donor- und die Akzeptorphase einVolumenstrom von 2 l/h gewählt. Der Volumenstrom der Lösungsmittelphase wurde mit1,5 l/h eingestellt. Die Frequenz der Flüssig-Flüssig-Extraktoren betrug 50 Hz. Das Volumender eingesetzten organischen Phase betrug 3 Liter. Sie bestand aus einem Gemisch aus1-Oktanol und 30% TOMAC. Die Akzeptorphase, bestehend aus einer 5%-igen NaCl-Lösung, hatte ein Volumen von 5 Litern. Um dauerhaft eine konstante Extraktionsrate zuerreichen, musste am Anfang ein stabiles Extraktionssystem hergestellt werden. Nachdemdie Phasentrennung dauerhaft etabliert wurde (Prozesszeit 28 Stunden), wurde das in situReaktivextraktionsexperiment gestartet. Der Rückfluss des abgereicherten Permeats in denBioreaktor erfolgte ohne Aktivkohle-Filtration zur Abtrennung der organischen Phase. DerVolumenstrom betrug 2 l/h.114