EINSATZ VON MEMBRANEN ZUR ZELLRUCKFÜHRUNG IN BIOTECHNOLOGISCHEN PROZESSEN

Abstract

Für die Untersuchungen der Auswirkungen von Teil- oder Totalzellrückführungsbedingungen auf Wachstum und Zellzustand von Saccharomyces cerevisiae und Zymomonas mobilis als Teilprozeß der Ethanolherstellung und Trichoderma reesei als Teilprozeß der Enzymproduktion wurden verschiedene Reaktorsysteme zwischen 10 und 2,5 1 Arbeitsvolumen herangezogen Unter dem Gesichtspunkt einer Minimierung der Betriebs- und Investitionskosten des Trennprozesses flüssiger von fester Phase erfolgte die Vorauswahl geeigneter mikround ultraporöser Membranen. Auf der Basis der Daten, die bei kontinuierlichen Kultivierungen der angesprochenen Mikroorganismen unter Normalbedinungen gewonnen wurden, erfolgte die Auslegung der Fermentationen unter Zellrückführungsbedinungen. Die Anwendung der Membranfiltration zur Abtrennung der Biomasse brachte im Fall einer Fermentation mit S. cerevisiae zur Ethanolproduktion eine Steigerung von 7 auf 43,9 g/1*h. Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der entwickelten Anlage zeigte sich im Verlauf einer 1000 Stunden dauernden kontinuierlichen Kultivierung von Zymomonas mobilis. Neben einer erreichten Produktivität von 49,5 g/1-h erlaubte die Kopplung des Fermenters mit einem Kapillarfasermodul mit 2 m? Filterfläche die exakte Reproduzierung eines Filtratvolumenstroms in variablen Größen. Aus dieser exakten Reproduzierbarkeit ergibt sich unter Zellrückführungsbedingungen die Möglichkeit einer einfachen und schnellen Bestimmung von Wachstumsparametern des Mikroorganismus, wie z. B. des Maintenance-Koeffizienten,