Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
Hierdurch werden die Reaktionsraten der BAL limitiert (Kühl, 2009, Stillger, 2004, Zavrel,
2009). Begründet auf einem mathematischen Modell zur Berechnung der Verteilungskoeffizienten
von Substraten und Produkten (Eckstein et al., 2006, Spiess et al., 2008), konnte
Methylisobutylketon (MIBK) zumindest für 3,5-Dimethoxybenzaldehyd als Substrat als
vorteilhafteres Lösungsmittel identifiziert werden. Das Substrat besitzt im Verhältnis zum
Produkt 3,3´,5,5´-Tetramethoxybenzoin (TMBZ) einen relativ kleinen Verteilungskoeffizienten,
d.h. ein größerer Anteil des Substrates liegt in der wässrigen Phase vor -
während der Anteil des gelösten Produktes im Verhältnis relativ gering ist (Zavrel, 2009).
Eine molekulare Toxizität gegenüber der BAL konnte nicht nachgewiesen werden, bei sehr
kleinen Interphasenflächen wurde auch keine Grenzflächentoxizität beobachtet (Schmidt,
2008).
Stofftransferlimitierungen mit organischen Lösungsmitteln als zweiter Phase, konnten durch
Vergrößerung der Phasengrenze verringert werden (Schmidt, 2008, Zavrel, 2009). Eine
Vergrößerung der Phasengrenze, wurde z.B. durch die Verwendung eines Reaktors mit
großem Durchmesser und geringer Höhe erreicht, wenn die Phasen getrennt voneinander
gehalten werden sollten (Schmidt, 2008). Alternativ wurden die Phasen durch gründliches
Vermischen emulgiert (Schmidt, 2008, Zavrel, 2009). Durch Modellanpassungen konnte
Schmidt zeigen, dass die Effektivität der BAL, verifiziert an Raum-Zeit-Ausbeuten
(Produktausbeute pro Zeiteinheit und Reaktorvolumen) abhängig von einer Vielzahl von
Faktoren ist. Neben der Temperatur und pH sind die Reaktionszeit, die Enzym- und
Kosolventskonzentration entscheidend. Die optimalen Bedingungen für die genannten
Parameter weisen im Ein- und Zweiphasensystem nochmals extreme Unterschiede auf.
Ausschlaggebend für die ermittelten Raum-Zeit-Ausbeuten ist ein Kompromiss zwischen der
Aktivität und der Stabilität der BAL unter den entsprechenden Bedingungen, im Zweiphasensystem
spielen zusätzlich Änderung in der Geschwindigkeit des Stofftransportes zwischen
den Phasen eine Rolle. Anhand der erstellten Modelle konnte unter optimierten Bedingungen
auch experimentell im Zweiphasensystem, vor allem durch Emulgierung der Phasen, hohe
Raum-Zeit-Ausbeuten erreicht werden (Schmidt, 2008).
Je nach Lösungsmittel und analysierten Bedingungen, liegen unterschiedliche Stabilitäten der
BAL gegenüber der Grenzfläche vor (Kühl, 2009, Schmidt, 2008, Stillger, 2004, van den
Wittenboer, 2009, Zavrel, 2009). Festgehalten werden kann aber, dass die BAL einer
Grenzflächentoxizität unterliegt und diese bei Vergrößerung der Phasengrenze auch verstärkt
wird.
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