Fermentationsprozesse: Kinetik Und Modelling

ISBN-13: 9783540561705 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 101 str.

C. G. Sinclair; B. Kristiansen; J. D. Bu'lock

Opis

Kinetisches Modelling ist ein wesentliches Werkzeug in der biotechnologischen Forschung und Entwicklung. Die komplexen Systeme, die in einem Reaktionskessel wahrend der Fermenta- tion mittels Zellkulturen entstehen, konnen unmoglich unter jeder nur denkbaren Kombination von Reaktionsbedingungen ge- testet werden. Hierzu werden das Wissen und die Anwendung der Reaktionskinetik sowie der zugehorigen mathematischen Techniken benotigt. Das vorliegende Lehrbuch gibt eine grundlegende, leicht verstandliche Einfuhrung in das Modelling der Fermentationskinetik. Der Leser kann im Selbststudium lernen, wie eine simple mathematische Beschreibung eines Prozesses konstruiert wird und wie geeignete Modelle ausgesucht, kombiniert und verandert werden konnen.
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Spis treści

1 Mathematische Modelle.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Ausformulierung eines Modells.- 2 Massenbilanzen.- 2.1 Bilanzgleichungen.- 2.2 Akkumulationsraten.- 2.3 Ein- und Austragsterme.- 2.3.1 Strömung.- 2.3.2 Transport durch Phasengrenzen.- 2.3.3 Produktion und Verbrauch.- 2.4 Das allgemeine Modell für einen einfachen Rührkessel.- 2.5 Strukturierte und nicht strukturierte kinetische Modelle.- 2.5.1 Unstrukturierte Mechanismen.- 2.5.2 Strukturierte Mechanismen.- 3 Gleichungen für die Reaktionskinetik.- 3.1 Allgemeine Grundlagen.- 3.2 Zellwachstum und Inhibition.- 3.2.1 Monod-Kinetik.- 3.2.2 Doppelte Substratlirnitierung.- 3.2.3 Substratinhibition.- 3.2.4 Wachstumshemmung.- 3.3 Zellerhaltung und endogene Respiration.- 3.3.1 Erhaltungsenergie.- 3.3.2 Endogene Respiration.- 3.4 Zelltod.- 3.5 Produktbildung.- 3.5.1 Klassifizierung.- 3.5.2 Kinetische Modelle der Produktbildung.- 3.5.3 Produktinhibition und -abbau.- 3.6 Substratverbrauch.- 3.7 Umgebungseffekte.- 3.7.1 Temperatureffekte.- 3.7.2 pH-Effekte.- 4 Lösung der Modellgleichung.- 4.1 Rand- und Eingangsbedingungen.- 4.2 Stationäre und dynamische Modelle.- 4.3 Überprüfung des Modells.- 5 Diskontinuierliche Kultur.- Vorbemerkung.- 5.1 Kinetische Modelle für diskontinuierliche Fermentationen.- 5.2 Messung und Quantifizierung der kinetischen Parameter.- 6 Kontinuierliche Kultur.- 6.1 Der Chemostat.- 6.2 Messung und Quantifizierung der kinetischen Parameter.- 7 Zulauf-Prozesse (variables Volumen).- 7.1 Der Effekt des variablen Volumens.- 7.2 Modelling-Beispiele für den Zulauf-Betrieb.- 8 Der Chemostat mit Recycling.- 8.1 Der Auswaschpunkt bei kontinuierlicher Kultur.- 8.2 Recycling-Systeme.- 9 Sauerstoff-Transport.- 9.1 Kinetische Modelle.- 9.2 Der Chemostat mit Sauerstoff-Limitierung.- 9.2.1 Begrenzung durch das lösliche Substrat, Sauerstoff im Überschuß.- 9.2.2 Sauerstoff-Begrenzung, lösliches Substrat im Überschuß.- 9.2.3 Doppelte Substratbegrenzung.- 9.3 Sauerstoff-Begrenzung in einem diskontinuierlichen Fermenter.- Nomenklatur und Einheiten.- Weiterführende Lektüre.