Bioprozesstechnik
von: Horst Chmiel
Spektrum Akademischer Verlag, 2006
ISBN: 9783827416070
Sprache: Deutsch
431 Seiten, Download: 53977 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
geeignet für:
Typ: B (paralleler Zugriff)
| Preface | 6 | ||
| Vorwort | 7 | ||
| Verzeichnis der Autoren | 9 | ||
| Inhalt | 10 | ||
| 1 Einführung in die Zellbiologie | 12 | ||
| 1.1 Die Zelle als kleinste lebende Einheit | 12 | ||
| 1.2 Verschiedene Zelltypen, Viren und Phagen | 18 | ||
| 1.3 Fortpflanzung und Evolution | 27 | ||
| 2 Einführung in die Biochemie | 34 | ||
| 2.1 Bausteine der Zelle | 34 | ||
| 2.2 Stoffwechsel | 52 | ||
| 2.3 Regulation zellulärer Vorgänge | 60 | ||
| 2.4 Gentechnik | 69 | ||
| 3 Enzymkinetik | 78 | ||
| 3.1 Aktivität und Stabilität | 79 | ||
| 3.2 Reaktionsmechanismen enzymatischer Ein-Substrat- Reaktionen | 80 | ||
| 3.3 Einfluss der Umgebungsbedingungen | 84 | ||
| 3.4 Bestimmung der kinetischen Konstanten | 89 | ||
| 3.5 Lineare und nicht-lineare Regression | 92 | ||
| 3.6 Effektorkinetik | 95 | ||
| 3.7 Reversible Enzymreaktionen | 100 | ||
| 3.8 Allosterie und Kooperativität | 102 | ||
| 3.9 Enzymreaktionen mit zwei Substraten | 106 | ||
| 4 Wachstum: Kinetik und Prozessführung | 110 | ||
| 4.1 Ideale Prozesse zur Messung der Kinetik | 113 | ||
| 4.2 Grundlegende Bioprozessmodelle: Bilanzen und Kinetik | 116 | ||
| 4.3 Das Monod-Modell | 117 | ||
| 4.4 Lösung des Prozessmodelles für den Satzbetrieb (batch) | 120 | ||
| 4.5 Lösung des Prozessmodelles für kontinuierlichen Betrieb | 125 | ||
| 4.6 Lösung des Prozessmodelles für Zulaufverfahren (fed-batch) | 140 | ||
| 4.7 Verfahren mit Zellrückhaltung | 142 | ||
| 4.8 Erweiterungen und Modifikationen des Monod-Modells | 144 | ||
| 4.9 Methoden der Medienentwicklung | 152 | ||
| 4.10 Populationsdynamik in Konkurrenzsituationen | 155 | ||
| 4.11 Umsatz in autokatalytischen Reaktionen | 157 | ||
| 5 Rheologie von Biosuspensionen | 160 | ||
| 5.1 Die parallele Schichtenströmung | 160 | ||
| 5.2 Viskosimeterströmungen inkompressibler viskoelastischer Flüssigkeiten | 162 | ||
| 5.3 Mathematische Modellierung der stationär ermittelten Fließkurve | 168 | ||
| 5.4 Repräsentative Viskosität | 169 | ||
| 5.5 Das Rührer-Rheometer | 171 | ||
| 5.6 Die instationäre Scherströmung viskoelastischer Fluide | 172 | ||
| 5.7 Dehnströmungen | 175 | ||
| 5.8 Das Fließverhalten von Fermentationsbrühen | 176 | ||
| 6 Transportvorgänge in Biosuspensionen | 184 | ||
| 6.1 Zur Maßstabsübertragung | 184 | ||
| 6.2 Leistungseintrag beim Rühren von Flüssigkeiten | 188 | ||
| 6.3 Zum Stofftransport in Biosuspensionen | 191 | ||
| 6.4 Zum Wärmeübergang im Bioreaktor | 199 | ||
| 7 Bioreaktoren | 206 | ||
| 7.1 Definition eines Bioreaktors | 206 | ||
| 7.2 Mischer | 206 | ||
| 7.3 Reaktortypen | 207 | ||
| 7.4 Schaumprobleme | 222 | ||
| 7.5 Hochdurchsatzverfahren für die Bioprozessentwicklung | 224 | ||
| 8 Sterilisation und Steriltechnik | 228 | ||
| 8.1 Die thermische Resistenz von Mikroorganismen | 228 | ||
| 8.2 Das Verhalten einer Population unter Hitzeeinwirkung | 229 | ||
| 8.3 Die Quantifizierung des Sterilisationsgrades | 230 | ||
| 8.4 Die Auslegung des Sterilitätskriteriums für einen Sterilisationsablauf | 232 | ||
| 8.5 Kontinuierliche Sterilisationsverfahren | 232 | ||
| 8.6 Die Sterilisation durch Filter | 234 | ||
| 8.7 Die Steriltechnik | 235 | ||
| 8.8 Der Aufbau von gerührten Laborreaktoren | 235 | ||
| 8.9 Die Funktion von Autoklaven (Dampfsterilisatoren) | 236 | ||
| 8.10 Der Aufbau von in situ sterilisierbaren Reaktoren | 236 | ||
| 8.11 Stutzen für Messwertgeber | 237 | ||
| 8.12 Die Abtrennung des Reaktorinhaltes von peripheren Leitungsbereichen | 237 | ||
| 8.13 Die Sterilisation der Zuluftstrecke | 239 | ||
| 8.14 Die Rührwellenabdichtung | 241 | ||
| 9 Mess- und Regeltechnik an Bioreaktoren | 246 | ||
| 9.1 Die Betriebsarten Sterilisation und Fermentation | 246 | ||
| 9.2 Messung und Regelung von Zustandsgrößen im Reaktor | 248 | ||
| 9.3 Analytik außerhalb des sterilen Bereichs | 262 | ||
| 9.4 Messungen in der Gasstrecke des Bioreaktors | 263 | ||
| 10 Aufarbeitung (Downstream Processing) | 270 | ||
| 10.1 Zellernte | 271 | ||
| 10.2 Zellaufschluss | 276 | ||
| 10.3 Produktisolation, -konzentrierung und -reinigung | 280 | ||
| 10.4 Bioprozesse mit integrierter Produktaufarbeitung | 325 | ||
| 11 Kultur von Tierzellen | 334 | ||
| 11.1 Eigenschaften von Tierzellen | 334 | ||
| 11.2 Zellcharakterisierung | 342 | ||
| 11.3 Die Umgebung von Zellen in Kultur | 347 | ||
| 11.4 Zell-Kultivierungsmethoden | 351 | ||
| 11.5 Prozessführung bei Säugerzellkulturen | 355 | ||
| 11.6 Großtechnische biopharmazeutische Produktion | 359 | ||
| 12 Enzymatische Prozesse | 372 | ||
| 12.1 Mathematische Beschreibung idealer Reaktortypen | 373 | ||
| 12.2 Technischer Einsatz von freien und immobilisierten Enzymen | 384 | ||
| 12.3 Prozessvarianten | 385 | ||
| 12.4 Stofftransportlimitierung bei trägerimmobilisierten Enzymen | 387 | ||
| 12.5 Membranreaktoren | 391 | ||
| 12.6 Nicht konventionelle Reaktionsmedien | 396 | ||
| 12.7 Prozessbeispiele | 410 | ||
| Symbolverzeichnis | 420 | ||
| Sachregister | 424 | ||
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