m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

4.5 Zulaufverfahren im 20 l Bioreaktor mit integrierter Produktabtrennung
Tab. 4.4: Eingesetzte Wehrscheiben in Abhängigkeit der Volumenströme bei Verwendung
von L-Phenylalanin in 0,9 % NaCl-Lösung
˙VDonator ˙ Vorg.P hase ˙ VAkzeptor Wehrscheibe Wehrscheibe
[l/h] [l/h] [l/h] Extraktion Rückextraktion
2 2 2 0,9 1,05
4 4 4 0,9 1,05
6 6 6 0,925 1,05
8 8 8 0,95 1,05
10 10 10 0,975 1,05
mit 10–30 % D2EHPA in Kerosin, die Rückextraktion mit 1–2 M Schwefelsäure (nach
[Maaß 2001]). Die Experimente wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.
Vor der Durchführung von Extraktionsexperimenten in den Zentrifugen wurden diese aus
den Einzelteilen zusammengebaut. Abhängig vom durchgeführten Experiment wurde ein
” High-Mix“- oder ein Low-Mix“-Einsatz eingebaut und die passende Wehrscheibe einge-
”
setzt. Rotor, Rotorkopf und eine Wehrscheibe sind in Abb. 4.11 zu sehen. Danach wurden
die Zentrifugen mit wässriger Phase gefüllt, die Rotoren gestartet und dann die organische
Phase eingeleitet. Durch diese Reihenfolge wurden die Phasen von Anfang an sauber
getrennt. Bei den zur Charakterisierung durchgeführten Kreislaufexperimenten flossen die
wässrigen Phasen aus den Zentrifugen zurück in Vorratsgefäße und von dort wieder in die
Zentrifugen. Grundsätzlich wurden 2 l Donatorphase verwendet. Das Volumen der organischen
Phase wurde mit 0,5 l im Vergleich zur Donatorphase klein gewählt, da durch die
Rückextraktion eine Regenierung erfolgte. Um wie in einer Online-Abtrennung angestrebt,
eine Volumenreduzierung von Donator zu Akzeptor zu erreichen, wurde ein Akzeptorvolumen
von 1 l gewählt. Die Probenahme erfolgte an den Ein- und Ausgängen der wässrigen
Phasen.
4.5 Zulaufverfahren im 20 l Bioreaktor mit integrierter
Produktabtrennung
4.5.1 Kontinuierliche Permeatbereitstellung mittels
Ultrafiltrationseinheiten
Für eine Online-Reaktivextraktion in Zentrifugen wurde zell- und proteinfreies Permeat
benötigt, das während des Fermentationsprozesses gewonnen werden musste. Zur
Rückhaltung von Zellen wurde ein an den Bioreaktor angeschlossener Umlauf mit einem
Hohlfaserfiltrationsmodul aus Polysulfon (NMWC: 500 kDa, Membranfläche: 0,36 m 2 ,
Porendurchmesser: 1 mm, Schleicher & Schuell GmbH, Dassel) verwendet. Ein Bild
des verwendeten Moduls, das nach dem Prinzip der Querstromfiltration arbeitete, zeigt
Abb. 4.13. Gerigk hatte gezeigt, dass dieses System zur Zellrückhaltung geeignet war
[Gerigk 2001]. Hier wurde ein Modul mit relativ zum Fermentationsvolumen größerer
Oberfläche verwendet. Dadurch wurde mehr Permeat bereitgestellt und die Scherkräfte,
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