Schema eines biotechnologische Produktionsprozesses
Was ist der Unterschied zwischen Pervporation und Dampfpermeation?
Pervaporation:
Prozeßstrom kommt im flüssigen Zustand mit der Membran in Kontakt —> durchtretende Komponente verdampft durch die Membran
Dampfpermeation:
Prozeßstrom kommt als Sattdampf mit der Membran in Berührung
Arten der Feststoffabtrennung
Zentrifugation
Flockung
Filtration
Prozesse der Membranfiltration
Mikro-, Ultra-, Nano-filtration
Elektrodialyse
Pervaporation
Welche Faktoren beeindlussen das Fließprofil bei der Chromatographie?
gestaltung des Einlaufbereichs
Gelichförmigkeit des Packungsmaterials
Kolonnendurchmesser
Lehrrohrgeschwindigkeit des Fluids
Ionenaustausch-Chromatographie
Adsorption an Ionenaustauscherharzen
Ionenstärke, pH-Wert, Adsorberharz, Durchfluss bestimmen Trennergebnis
Hydrophobe Interaktionschromatographie
Fast alle Proteine besitzen hydrophobe Regionen
binden an hydrophobe Obverflächen in Hydrophiler Umgebung
Wechselwirkung werden durch hohe Salzkonzentrationen gefördert
Verfahren der Produktkonzentrierung
Eindampfung
Rektifikation
Extraktion
Adsorption
Ausfällung
Verfahren der Produktreinigung
Membranfiltration
Chromatographie
Elektrische Trennverfahren
Verfahren der Feinreinigung + Konfektionierung
Kristallisation
Trocknung
Formgebung
Gründe für den Zusammenhang für Produktkonzentration und Preis
Allgemeine Aufarbeitungssequenz und Beispieltrennstufen
Bei welchen produkten muss ein Zellaufschluss vorgenommen werden?
intrazellularen Produkten
Anforderungen an das Zellaufschlussverfahren
keine Produktschädigung / Denaturierung
hoher Aufschlussgrad
Sterilisierbarkeit
keine Produktverunreinigung
gute Abtrennbarkeit
geringer Energieaufwanf
geringer Zeitaufwanf
geringe Investitionskosten
Chemische Methoden für den Zellaufschluss
Alkalischer Aufschluss
Osmotischer Schock
Aufschluss mit Tensiden
Enzymbehandlung
Physikalische Methoden für den Zellaufschluss
Hochdruckhomogenisieren
Nassmahlen
Ultraschallhomogenisator
Einfrieren / Gefrierdispergieren
pH von ca. 12, Dauer ca. 30 min.
preiswertes Verfahren
kann Enzyme denaturieren
Aufsalzung der Lösung nach Neutralisation (auch mit Säuren Aufschluss möglich)
Zellsuspension wird einem starken Wechsel der Salzkonzentration ausgesetzt
weniger geeignet für Organismen mit harten Zellwänden (außer diese werden vorab lysiert)
Zellmembranen werden nicht so stark zerstört (Vorteil)
Interaktion mit Phospholipiden der Zellmembran
in Einzelfällen geeignet
Zugabe des Tensides kann weitere Aufarbeitung stark beeinflussen
Enzymatischer Aufschluss
Einsatz von Lysozymen (Auflösung der Zellwände, Erzeugung von Sphäroplasten)
Zellmembranen werden ggf. durch osmotischen Druck direkt mit zerstört, sonst muss „nachgeholfen“ werden (starker osm. Schock, Einfrieren, geringe Scherkräfte),
mildes Verfahren
Zugabe des Enzyms kann weitere Aufarbeitung stark beeinflussen
im Labor weit verbreitet
Zerstörung beim Zerfall von Dampfblasen (Kavitation)
hoher spezifischer Energiebedarf
Laborverfahren
Passage der Zellsuspension durch engen Scherspalt
Vordrücke bis 2.000 bar
Vorkonzentration ist sinnvoll
Kreislaufführung meist notwendig
Großtechnik
Zellsuspension in einer stark gerührten Mahlkörperschüttung
auch für sehr harte Zellwände geeignet
Einfrieren / Gefrierdispersion
Zerstörung durch Eisbildung in der Zelle oder beim Scheren von Eis-Slurry durch enge Bohrung
für sehr stark temperaturempfindliche Produkte
Wovon ist der Zellaufschluss bei der Rührwerkskugelmühle abhängig?
Einteilungen der Fest/Flüssig-Trennung
Kuchenfiltration
Arbeiten mit Filtrierhilfsmittel
Bodenkolonne
Packungskolonne
Allgemeiner Ablauf Extraktion
Mischen der zutrennenden Lösung mit einem Extraktionsmittel
Homogenisieren der Mischung
Phasengleichgewicht abwarten
Stopp der Durchmischung und Absetzen der Phasen
Trennung beider Phasen
Extraktorbauarten
Welche Substanzen stören die Extraktion in wässrigen Zweiphasen-Systemen
Fremdproteine
Nukleinsäuren
Polysaccharide
Höhermolekulare
Fermentationsnebenprodukte
Was beeinflusst die Verteilung von Proteinen in wässrigen Zwei-Phasen-Systemen?
Art der eingesetzten Polymere
Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung der Polymere
Entfernung der Phasensystem-Zusammensetzung vom kritischen Punkt
pH-Wert im System
Zusatz von Salzen
Temperatur
Membranfiltration - Prinzip
Membranfiltration - Triebkräfte
Druckdifferenz
Konzentrationsdifferenz
Differenz des elektrischen Potentials
Verlauf der Beladung eines Adsorbers
Skizzieren Sie das Schema eines Dialyseprozesses
Ionenaustauscher
Polymere Harze mit funktionellen Gruppen
Entfernung von Salzen aus Prozesslösungen
Adsorption durch Ionenaustausch (z.B.fürProteine) ist stark pH-Wert-abhängig
Kationenaustauscherharz
Anionenaustauscherharz
In welchem weit verbreiteten Haushaltsgerät ist ein Ionentauscher eingebaut, was wird dort adsorbiert und wie wird er regeneriert?
Spülmaschine: Der Ionentauscher entzieht dem Wasser Magnesium und Calcium-Ionen und reduziert die Wasserhärte für den letzten Spülgang.
Zur Regeneration des Ionentauschers wird Regeneriersalzlösung (NaCl) über den Ionenaustauscher geleitet. Dies verdrängt die Ca/Mg-Ionen wieder und so ist der Ionentauscher wieder bereit für den nächsten Spülgang.
Adsorption wird auch zur Entwässerung von Ethanol eingesetzt. Welches Adsorptionsmittel wird dort verwendet und Regeneriert?
Molekularsieb (Zeolith)
Regeneration
mit Heißluft
durch Vakuum mit heißem Spülstrom
Verfahrensscheme Adsorption / Ionenaustausch
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