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Reaktionstechnik

Fed-Batch Prozess

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von Alexandra A.

Was ist ein Fed-Batch-Prozess?

  1. Beginnt als Batch-Prozess

  2. Frische Lösung wird während der Reaktion in den Reaktor gepumpt

  3. Ändert die Substratkonzentration und das Füllvolumen


Anwendungsbereiche des Fed-Batch-Prozesses:

Für welche Prozesse eignet sich der Fed-Batch-Prozess besonders?

  1. Prozesse mit hoher Kontaminationsgefahr

  2. Multipurpose-Anlagen

  3. Prozesse mit Substratüberschussinhibition

  4. Prozesse, bei denen Wärme nicht ausreichend abgeführt werden kann

  5. Fermentationsprozesse mit hohem Sauerstoffbedarf


Was ist der Unterschied zwischen dem Michaelis-Menten-Konstanten (KM) und dem Monod-Konstanten (KS)?

  1. KM: Beschreibt die Substrataffinität eines einzelnen Enzyms

  2. KS: Beschreibt die Substrataffinität für das Wachstum oder die Produktbildung, oft äquivalent zum höchsten KM-Wert der Enzymreaktionen während des Wachstums


Welche drei primären Betriebsmodi gibt es für einen Rührkesselreaktor (STR)?

  1. Batch: Reaktanten reagieren in begrenzter Zeit

  2. Kontinuierlich: Ständige Zugabe und Entfernung von Reaktanten/Produkten

  3. Fed-Batch: Frische Lösung wird während der Reaktion hinzugefügt


Wie lautet die Massenbilanz für Biomasse in einem Fed-Batch-Prozess?



Wie lautet die Massenbilanz für Substrat in einem Fed-Batch-Prozess?



Welche praktischen Überlegungen sind im Fed-Batch-Prozess zu beachten?

  1. Der obere Rührer darf nicht über der Flüssigkeit rühren

  2. Rührgeschwindigkeit muss an das Füllvolumen angepasst werden

  3. Hydrodynamik oder Leistungsaufnahme konstant halten

  4. Teure Frequenzumrichter erforderlich

  5. Sonden dürfen zu Beginn des Prozesses nicht in der Luft hängen


Was ist das Ziel beim Vergleich von Batch- und Fed-Batch-Prozessen?

  1. leiche Gesamtmenge an Reaktant oder Substrat verfügbar machen

  2. Fed-Batch kann niedrigere Substratkonzentrationen aufrechterhalten und dadurch die Nebenproduktbildung reduzieren



Wie beeinflusst die Anfangskonzentration der Edukte die Nebenproduktbildung in Batch-Prozessen?

  1. Hohe Anfangskonzentrationen begünstigen die Bildung von Nebenprodukten (Reaktion zweiter Ordnung)

  2. Fed-Batch-Prozesse helfen, dies zu mildern, indem sie niedrigere Eduktkonzentrationen beibehalten


Substratinhibition: Wie kann die Substratinhibition im Fed-Batch-Prozess gesteuert werden?

  1. Fed-Batch-Prozesse können Substratkonzentrationen kontrollieren, um Inhibition zu vermeiden

  2. Optimale Wachstumsraten durch niedrige Substratkonzentrationen


Welche Parameter sind für die Optimierung des Fed-Batch-Prozesses verfügbar?

  1. Anfangssubstratkonzentration (S0)

  2. Substratkonzentration im Feed (Sf)

  3. Verdünnungsrate (D)

  4. Volumetrischer Feedfluss (F)

  5. Relatives Anfangsvolumen (vae)

  6. Umschaltpunkt von Batch zu kontinuierlichem Betrieb (tk)

  7. Feedstartzeit (tf)


Was sind die wichtigsten Erkenntnisse aus Fed-Batch-Prozessen?

  1. Füllvolumen ändert sich je nach Feedfluss

  2. Zufließender Feed hat verdünnende Wirkung im Reaktor

  3. Gesamte Substratmenge muss für den Vergleich von Batch- und Fed-Batch-Prozessen gleich sein

  4. Fed-Batch-Kultivierungen sind vorteilhaft bei Substratüberschussinhibition


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Alexandra A.

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