m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

4 Produktionsorganismen, apparativer Aufbau und Durchführung der Experimente
Tab. 4.3: Dosierprofil der L-Tyrosin-Zufuhr
Prozesszeit [h] 6 7 8 9 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5
L-Tyrosin [g/h] 12 15 17 19 22 24 26 29 33 36 40 4
sich das System jedoch in einem Grenzbereich, in dem das Wachstum aufgrund einer
unzureichenden Menge an L-Tyrosin zeitweise stoppte und kein weiterer Anstieg der OUR
und damit der L-Tyrosin-Zufuhr erfolgte. Da die Sauerstoffaufnahmerate zudem von der
Aktivität und damit dem verwendeten Stamm abhängig war (z.B. pts(+) oder pts(-)), war
die L-Tyrosin-Regelung unter stark limitierenden Bedingungen nicht universell anwendbar.
Daher wurde die L-Tyrosin-Zufuhr zunächst manuell eingestellt. Die empirisch ermittelten
Zulaufraten wurden wie in Tab. 4.3 angegeben stufenweise eingestellt, so dass eine strenge
L-Tyrosin-Limitierung in der Wachstumsphase gegeben war.
Im Verlauf der Arbeit kam bei Fermentationen mit dem Stamm E. coli 4pF81 eine
gegenüber der von Gerigk [Gerigk 2001] verwendeten Regelung leicht veränderte indirekte
Regelung zur automatischen Zufuhr zum Einsatz. Dieser neue Ansatz unterschied sich
durch Vorgabe einer Mindest-L-Tyrosin-Zufuhr (siehe Gleichung 4.2). Die volumetrische
Sauerstoffverbrauchsrate wurde nach Gleichung 3.30 ermittelt.
˙vT yr = m + b · (OUR − OURStart) (4.2)
mit:
˙vT yr volumetrische L-Tyrosin-Verbrauchsrate [g/(l·h)]
OUR volumetrische Sauerstoffaufnahmerate [mmol/(l·h)]
m Parameter 1 ([g/(l·h)])
b Parameter 2 ([g/mmol])
Empirisch wurden OURStart = 60mmol/(l · h), m = 44 und b = 0, 55 als geeignet
für Fermentationen mit dem Stamm 4pF81 ermittelt. Aus der volumetrischen L-Tyrosin-
Verbrauchsrate wurde die L-Tyrosin-Zufuhr berechnet (siehe Gleichung 4.3). Die sich ergebende
Zufuhr war ähnlich der bei manueller Einstellung.
˙VT yr = ˙vT yr · VR · ρ
cT yr
mit:
˙VT yr L-Tyrosin-Zulaufrate [g/h]
VR Volumen im Bioreaktor [l]
ρ Dichte der L-Tyrosin-Lösung (≈1000 g/l) [g/l]
cT yr Konzentration der L-Tyrosin-Lösung [g/l]
4.4 Reaktivextraktion in Flüssig-Flüssig-Zentrifugen
(4.3)
Für die integrierte Abtrennung von L-Phenylalanin aus dem Fermentationsprozess wurden
Flüssig-Flüssig-Zentrifugen (CINC Deutschland GmbH, Brakel) verwendet. Die Zentrifugalextraktoren
arbeiteten nach dem Mixer-Settler Prinzip. Extraktion und Separation von
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