Schema eines biotechnologischen Prozesses
Aufbau Fermenter
Aufbau Bioreaktor mit Peripherie
Definition Inaktivierung
Praktisch vollständige Zerstörung der biologischen Aktivitäten von Mikroorganismen und biologischen Agenzien
Sterilisation
(Entkeimung)
Abtötung praktisch aller Mikroorganismen. Inaktivierung durch sehr starke Keimzahlreduzierung, i.d.R. um mehr als den Faktor 106.
Sterilisation bezieht sich auf lebensfähige Organismen, während Inaktivierung auch nichtzelluläre biologische Agenzien einschließt.
Desinfektion
(Hygiene)
Abtötung oder Inaktivierung von pathogenen Mikroorganismen, so dass keine Gefährdung mehr von ihnen ausgeht. Maßnahme zur gezielten Verminderung der Keimzahl, die normalerweise nicht zur Sterilität führt (Keimzahlred. 103 – 105).
Kontamination
Produkte oder Gegenstände, die nicht steril sind, werden als kontaminiert bezeichnet
Steriltechnik - Wichtige Begriffe
Inaktivierung
Einfluss der Fermenterbedingungen auf die Kontamination
Sterilisationsverfahren
Hitzesterilisation
Sterilisationstemperatur > maximale Wachstumstemperatur
Makromoleküle denaturieren
Feuchte Hitze effektiver als trockene Hitze
(besserer Wärmeübergang Dampf)
Temperatur-Zeit-Kombination für Sterilisation entscheidend (bei niedrigen Temperaturen dauert Sterilisation länger)
Dezimale Reduktionszeit
D10: Zeit, die für eine Abtötung von 90 % der Zellen bei einer bestimmten Temperatur benötigt wird
Bestrahlung
UV-Strahlen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlung, Elektronen
UV-Strahlung erzeugt Brüche in der DNA
Ionisierende Strahlung produziert reaktive Moleküle
Anwendung: Lebensmittel, v. a. Gewürze, Medikamente, medizinische Einwegartikel
Sterilisation durch Filtration
Tiefenfilter: Luft
Membranfilter: hitzeempfindliche Substanzen
Chemische Sterilisation und Desinfektion
Wirkung chemischer Mittel
Lipidlösemittel
Proteindenaturierung
Alkylierungsmittel
Oxidans
Interaktion mit Phospholipiden
Quellen für Kontaminationen
Gefahren für Kontaminationen
Sterilfilter
Ventilgruppen
Stutzen und Anschlüsse
Gleitringdichtung
Pumpen
Verschraubungen
Schema der Kulturvorbereitung
Einteilung Bioreaktoren nach der Betriebsweise
Mechanismen zur Vermeidung der Auswaschung
Zellrückhaltung
Zellrückführung
caus < c
Biomasse ist auf Trägern immobilisiert, die in der Kulturbrühe schweben oder von dieser durchspült werden
Biomasse ist auf fest installierten Einbauten immobilisiert
Einsatz von Trennmembranen im Reaktor
cein > 0
Abtrennen der Mikroorganismen durch Sedimentation
(—> Abwassertechnik)
Abtrennung der Mikroorganismen über Trennmembranen
Abtrennung durch Zentrifugation
Phasen eines Fermentationsprozesses im Produktionskessel
Formel RZA
Aufgaben der Rührtechnik
Homogenisieren
Intensivieren des Stoffübergangs
Intensivieren des Wärmeübergangs
(Abfuhr biologische Wärmeproduktion und Rührleistungseintrag)
Suspendieren
(Biomasse, Fermentationen mit Feststoffen im Medium)
Emulgieren
(Fermentationen mit 2. Flüssigphase, z. B. mit Öl im Medium)
zu beachten: Scherempfindlichkeit der Mikroorganismen
Was kann ich aus dem Diagramm der Mischzeitcharakteristik ablesen?
—> Abhängigkeit der Mischzeit von
Rührertyp, -größe, -drehzahl
Dichte
Viskosität
Was kann ich aus dem Diagramm der Leistungscharakteristik ablesen?
Abhängigkeit der Antriebsleistung P von
Welche funktionale Abhängigkeit der Antriebsleistung P von den Einflussparametern Dichte, Viskosität, Rührerdurchmesser und Rührerdrehzahl kann für den laminaren Strömungsbereich (kleine Reynoldszahlen) aus dem Diagramm der Leistungscharakteristik abgeleitet werden?
Welche funktionale Abhängigkeit der Antriebsleistung P von den Einflussparametern Dichte, Viskosität, Rührerdurchmesser und Rührerdrehzahl kann für den turbulenten Strömungsbereich (große Reynoldszahlen) aus dem Diagramm der Leistungscharakteristik abgeleitet werden?
Was folgt aus der Betrachtung, wenn bei einem Rührbehälter, der im turbulenten Bereich gerührt wird, die Rührerdrehzahl um 25 Prozent gesteigert werden soll für die benötigte Antriebsleistung?
Schematische Darstellung der Sauerstoffversorgung der MOs
Zwei-Film-Theorie
Grenzfläche starr
ruhende Filme entlang der Grenzfläche
kern der Phasen —> ideale Durchmischung
gasseitiger Stoffübergang vernachlässigbar
Einflussgrößen für den Sauerstoffeintrag
Viskosität des Mediums
Koaleszensverhalten bei niedrig viskosen FK
Gasmenge
Leistungseintrag
Koaleszenz
Zusammenwachsen von Blasen
Einteilung von Begasertypen
Oberflächenbelüfter
Tiefenbelüfter
statisch
dynamisch
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