JuSER - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse: Reaktivextraktion250in situ Extraktion1252,3-trans-CHD [mmol/l]20015010050100755025Massenbilanz [%]2,3-trans-CHD:FermentationAkzeptorLösungsmittelvirtuelle Konz.Massenbilanz000 10 20 30 40 50Prozesszeit [h]Abb. 8.6:Grafische Darstellung der Konzentrationsverläufe während einer Fed-Batch Fermentationund der in situ Reaktivextraktion von 2,3-trans-CHD (42 Liter Fed-Batch Fermentation; E.coli F111pC20). Der virtuelle Verlauf der Gesamtproduktkonzentration ist eine Summeder Konzentrationen der Fermentationsbrühe, der Lösungsmittelphase und derAkzeptorphase. Die Lösungsmittelphase bestand aus Oktanol und 30% TOMAC. AlsAkzeptorphase wurde eine 5%-ige Kochsalzlösung eingesetzt.Zu Beginn der in situ Reaktivextraktion (Prozesszeit 28 bis 38,3 Stunden) stieg dieProduktkonzentration in der Fermentationsbrühe von 120,8 auf 147 mmol/l (Abb. 8.6). Biszum Ende der integrierten Produktgewinnung nach 48 Stunden fiel die 2,3-trans-CHD-Konzentration in dem Bioreaktor auf 122,5 mmol/l. Nach dem Abschluss desReaktivextraktionsexperimentes (Prozessstunde 47,6) stieg die Produktkonzentration in derFermentationsbrühe auf 128,9 mmol/l. Der virtuelle Verlauf der 2,3-trans-CHD-Konzentrationentsprach bis zum Start der integrierten Produktgewinnung der Konzentration im Bioreaktor(Abb. 8.6). Mit dem Beginn der in situ Reaktivextraktion stieg die virtuelle Konzentration alsBilanz der Konzentrationen in der Fermentationsbrühe sowie der Akzeptor- und derLösungsmittelphase bis zur Prozessstunde 39 auf einen Wert von 167,2 mmol/l. Bis zumEnde des Extraktionsexperiments blieb die virtuelle Konzentration auf einem konstantenNiveau zwischen 159 und 163,7 mmol/l. Am Ende des Experimentes wurde eine virtuelleProduktkonzentration von 165,1 mmol/l ermittelt.Mit dem Beginn der in situ Produktgewinnung nach 28 Stunden begann die Anreicherung derAkzeptorphase (Abb. 8.6). In den ersten 5 Stunden der Reaktivextraktion stieg die2,3-trans-CHD-Konzentration in der Akzeptorphase bis auf 76,5 mmol/l. In dieser Phasewurde das Extraktionssystem instabil, was zu einer nicht optimalen Phasentrennung geführthatte. Ein Teil der organischen Phase (ca. 30 ml) gelangte in den Permeatlauf. Diekontinuierliche Versorgung mit dem biomasse- und proteinfreien Fermentationsüberstandund der Permeat-Rückfluss in den Bioreaktor wurden für ca. 30 Minuten unterbrochen. Diemit der Lösungsmittelphase kontaminierte, abgereicherte Permeatlösung (0,5 l) wurdeentsorgt. Eine Kontamination der Fermentationsbrühe mit der organischen Phase kannjedoch nicht ausgeschlossen werden. Wie zu Beginn des Experimentes wurde erneut einstabiles Extraktionssystem mit einer optimalen Phasentrennung hergestellt. Anschließendwurde der Kreislauf zwischen dem Bioreaktor und der Extraktionsanlage erneut begonnen.Die in situ Reaktivextraktion wurde fortgesetzt. Ab der Prozessstunde 33 stieg die115