m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

7 Integration der Reaktivextraktion in den Fermentationsprozess
Carrier in der organischen Phase
Das als Carrier verwendete D2EHPA stand von verschiedenen Herstellern zur Verfügung.
D2EHPA (FLUKA) führte zu starker Emulsionsbildung (vgl. [Maaß 2001]). Bei D2EHPA
(Hostarex PA216, HOECHST) war die Emulsionsbildung deutlich geringer. Abhängig von
der verwendeten Charge wurde die beste Phasentrennung mit D2EHPA (MERCK) erreicht.
Die Ergebnisse einer Analyse der D2EHPA-Reinheit mittels 31 P-NMR sind in Tab. 7.1
dargestellt. Das D2EHPA (MERCK) enthielt demzufolge die wenigsten Verunreinigungen.
Allerdings waren Chargenunterschiede bei diesem Hersteller festzustellen, so dass das
D2EHPA (HOECHST) verwendet wurde, wenn nicht anders beschrieben. Dadurch sollten
durchgehend gleiche Versuchsbedingungen gewährleistet werden.
Tab. 7.1: 31 P-NMR-Analyse von D2EHPA (DSM) (vgl. Abschnitt A.5)
Hersteller Bestandteile
FLUKA 16 % Monomer, 50 % Monomer mit Seitenkette, Phosphorsäure, 4 unbekannte Produkte
HOECHST Monomer, 1,8 % Phosphorsäure
MERCK Monomer, 0,2 % Zersetzungsprodukte
7.1.2 Charakterisierung der Reaktivextraktion
Zur Charakterisierung der Reaktivextraktion in den Zentrifugalextraktoren wurde
der Einfluss der Konzentrationen der verschiedenen Phasenbestandteile untersucht
[Kretzers 2002]. Darüber hinaus konnten bei Verwendung der Zentrifugen die Scherkräfte
durch Einbau eines ” High-Mix“-Einsatzes oder ” Low-Mix“-Einsatzes verändert werden, sowie
die Rotordrehzahl und die Volumenströme der Phasen individuell eingestellt werden
(vgl. Abschnitt 4.4). Die Einflüsse wurden untersucht.
Extraktion und pH-Wert
In Abb. 7.2 ist der prinzipielle Verlauf der L-Phenylalanin-Konzentration in der Donatorphase
und in der Akzeptorphase während eines Extraktionsexperimentes mit
Volumenströmen von 4 l/h dargestellt. Die L-Phenylalanin-Konzentration im Donator
war bereits nach 2 Stunden auf 19 mmol/l gesunken, die Konzentration im Akzeptor
auf 38 mmol/l gestiegen. Die Eingangs- und Ausgangskonzentration des Donators und
des Akzeptors wiesen am Anfang deutliche Unterschiede auf. Das bedeutete, dass die
Extraktionsrate hoch war. Mit abnehmender L-Phenylalanin-Konzentration im Donator
nahmen Extraktions- und Rückextraktionsrate ab, bis eine maximale Extraktion und
Rückextraktion erreicht war. Die ” Wiederfindung“ lag über die Extraktionsdauer zwischen
92 und 98 %. Die Schwankungen waren auf Messungenauigkeiten zurückzuführen, die
Differenz zu 100 % möglicherweise auf einen Restbestand in der organischen Phase durch
unzureichende Rückextraktion [Maaß 2001].
Der pH-Wert sank während der Extraktion von 6,5 auf 2,4 ab (siehe Abb. 7.2). Diese
Absenkung trat dadurch auf, dass sich die Säure D2EHPA (pKS=3,9) durch den direkten
Phasenkontakt in der wässrigen Phase löste. Mit abnehmendem pH-Wert lagen mehr
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