Zusammenfassung
Die meisten Produktionsprozesse in der Biotechnologie werden heute im Zufütterungsbetrieb durchgeführt. Bioreaktoren, die in diesen Fedbatch Prozessen hauptsächlich eingesetzt werden, sind der begaste Rührkessel und die Blasensäule. Sie treten nur bei großen Produktionsanlagen miteinander in Konkurrenz, daher werden hier die großen Reaktoren in den Fokus gestellt. Diese Bioreaktoren werden heute modellgestützt ausgelegt und betrieben. Die Modelle verbinden die kinetischen Eigenschaften der Zellen mit den Transporteigenschafen der Reaktoren. Aus Sicht der Ingenieure stehen deren Transporteigenschaften im Vordergrund des Interesses. Hier werden die wichtigsten praktischen Aspekte der Blasensäulen und Rührkesselbioreaktoren herausgestellt. Beide Reaktortypen werden mit konkreten Beispielen aus der Industrie illustriert.
Literatur
Baez, A., Flores, N., Bolıvar, F., Ramırez, O.T.: Metabolic and transcriptional response of recombinant Escherichia coli to elevated dissolved carbon dioxide concentrations. Biotechnol. Bioeng. 104, 102–110 (2009)
Bourne, J.R.: Mixing and the selectivity of chemical reactions. Org. Process Res. Dev. 7(4), 471–508 (2003)
Deckwer, W.D., Nguyen-Tien, K., Schumpe, A., Serpemen, Y.: Oxygen mass transfer into aerated CMC solutions in a bubble column. Biotechnol. Bioeng. 24, 461–472 (1982)
Devanathan, L., Dudukovic, M., Lapin, A., Lübbert, A.: Chaotic flow in bubble column reactors. Chem. Eng. Sci. 50, 2661–2667 (1995)
Ezimora, G.C., Lübbert, A.: Catchment area of the cavities behind a Rushton turbine in gassed stirred tank reactors. Chem. Eng. Sci. 52, 1673–1677 (1995)
Freedman, J.F., Davidson, J.F.: Hold-up and liquid circulation in bubble columns. Trans. IChemE. 47, 251–262 (1969)
Heinzle, E., Biwer, A.P., Cooney, C.L.: Development of Sustainable Bioprocesses. Wiley, Chichester (2006)
Hermann, T.: Industrial production of amino acids by coryneform bacteria. J. Biotechnol. 104, 155–172 (2003)
Jenzsch, M., Gnoth, S., Beck, M., Kleinschmidt, M., Simutis, R., Lübbert, A.: Open loop control of the biomass concentration within the growth phase of recombinant protein production processes. J. Biotechnol. 127, 84–94 (2006)
Junker, B.H.: Scale-up methodologies for Escherichia coli and yeast fermentation processes. J. Biosci. Bioeng. 97, 347–364 (2004)
Kelle, R., Hermann, T., Bathe, B.: L-Lysin Production. Bott, L., Eggeling, M. (Hrsg.). CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton (2005)
Lapin, A., Paaschen, T., Junghans, K., Lübbert, A.: Bubble column fluid dynamics: flow structures in slender columns with large-diameter ring-spargers. Chem. Eng. Sci. 57, 1419–1424 (2002)
Lapin, A., Schmid, J., Reuss, M.: Modeling the dynamics of E. coli populations in the three-dimensional turbulent field of a stirred-tank bioreactor – a structured–segregated approach. Chem. Eng. Sci. 61(14), 4783–4797 (2006)
Lübbert, A.: Bubble columns and airlift loop reactors. In: Rokem, S., Berovic, M., Doelle, H.W. (Hrsg.) Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Vol. Biotechnology. UNESCO, EOLSS Publishers, Oxford, UK (2017)
Lübbert, A., Bay-Jørgensen, S.: Bioreactor performance: a more scientific approach for practice. J. Biotechnol. 85, 187–212 (2001)
Lübbert, A., Paaschen, T., Lapin, A.: Fluid dynamics in bubble column bioreactors: experiments and numerical simulations. Biotechnol. Bioeng. 52, 248–258 (1996)
Miron, A.S., Garcia, M.C., Camacho, F.G., Molina Grima, E., Chisti, Y.: Mixing in bubble column and airlift reactors. Trans. IChemE Part A Chem. Eng. Res. Des. 82(A10), 1367–1374 (2004)
Moresi, M., Parente, E.: Production of some organic acids (citric, gluconic, lactic, and propionic). In: Batt, C.S., Tortorello, M.L. (Hrsg.) Encyclopedia of Food Microbiology, Bd. 1, S. 804–815. Academic Press (Imprint of Elsevier), Amsterdam (2014)
Nienow, A.W.: Scaleup stirred tank reactors. [Buchverf.]. In: Flickinger, M.C. (Hrsg.) Enzyclopedia of Industrial Biotechnology. Wiley, Hoboken (2010)
Nienow, A.W., Bujalski, W.: The versatility of up-pumping hydrofoil agitators. Trans. Inst. Chem. Eng. Lond. A82, 1073–1081 (2004)
Nienow, A.W., Warmoeskerken, M.M.C.G., Smith, J.M., Kommo, M.: On the flooding/loading transition and the complete dispersal condition in aerated vessels agitated by a Rushton-turbine. In: Proceedings of the 5th European Mixing Conference, Würzburg, S. 143–154 (1985)
Oldshue, J.Y.: Fluid Mixing Technology. McGraw-Hill, New York (1983)
Riet, K. van’t: Review of measuring methods and results in nonviscous gas-liquid mass transfer in stirred vessels. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. Bd. 18, S. 357–364 (1979)
Riet, K. van’t: Mass transfer in bioreactors. Trends Biotechnol. Bd. 1, S. 113–119 (1983)
Roehr, M., Kubicek, C.P., Kominek, J.: Citric acid, Chapter 9. In: Rehm (Hrsg.) Biotechnology, 2. Aufl. VCH, Weinheim (1996)
Sieblist, C., Hägeholz, O., Aehle, M., Jenzsch, M., Pohlscheidt, M., Lübbert, A.: Insights into large scale cell culture reactors: II. Gas-phase mixing and CO2-stripping. Biotechnol. J. 6(12), 1547–1556 (2011a)
Sieblist, C., Jenzsch, M., Pohlscheidt, M., Lübbert, A.: Insights into large scale cell culture reactors: I. Liquid mixing and oxygen supply. Biotechnol. J. 6(12), 1532–1546 (2011b)
Sieblist, C., Schaepe, S., Pohlscheidt, M., Jenzsch, M., Lübbert, A.: Insights into bioreactors. Am. Pharm. Rev. 15(6), 52–59 (2012)
Svensson, M., Han, L., Silfversparre, G., Häggström, L., Enfors, S.O.: Control of endotoxin release in Escherichia coli fed-batch cultures. Bioprocess Biosyst. Eng. 27, 91–97 (2005)
Vogelbusch: Citric Acid Technology. Vogelbusch Bioreactor Technology, Vienna (2018)
Xu, B., Jahic, M., Enfors, S.O.: Modeling of overflow metabolism in batch and fed-batch cultures of Escherichia coli. Biotechnol. Prog. 15, 81–90 (1999)
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Lübbert, A. (2019). Fedbatch-Bioreaktoren. In: Reschetilowski, W. (eds) Handbuch Chemische Reaktoren. Springer Reference Naturwissenschaften . Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-56444-8_31-1
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