Modulare Hohlfaserreaktoren in der Biotechnologie unter Berücksichtigung mikroskaliger Effekte

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In der Bioverfahrenstechnik gewinnen effiziente kultivierungs- und enzymtechnologische Verfahren zur Erzielung hoher Ausbeuten bei hohen Produktqualitäten zunehmend an Bedeutung. Bei der Prozessentwicklung aus dem Laborbereich in den Prozessbereich fehlen immer noch geeignete Reaktorsysteme, die sich gezielt auf die komplexen Prozessführungsstrategien anpassen lassen. Hier sollen Miniaturreaktoren entwickelt werden, die durch Grundlagenerkenntnisse auf der Mikroskala beschrieben und entwickelt werden und ein großes Potenzial bieten, eine lokale und gezielte Substratversorgung der biologischen Systeme auf Mikroorganismen und Enzyme gekoppelt mit integrierter Produktabtrennung zu ermöglichen. Im Vorhaben soll die Analyse, Modellbildung und Berechnung von Impuls- und Stofftransportvorgängen auf der Mikroskala das optimale Design von Miniaturhohlfasersystemen ermöglichen. Die modularen Mikrobioreaktoren sollen für eine kaskadierte Bioverfahrenstechnik (Upstream, Kultivierung/Enzymtechnik, Downstreaming) ausgelegt sein und für Beispielprozesse im Bereich der Kultivierung von Mikroorganismen, der Gewinnung von Hochwertproteinen, der Biotransformation und der enzymatischen Umsetzung sowie der Produktabtrennung eingesetzt werden. Die Möglichkeiten der parallelisierten Prozessführung werden getestet und die gewonnenen Erkenntnisse mit konventionellen Prozessen verglichen sowie für die Modellierung der Reaktorsysteme genutzt.