Bioprozess-Entwicklung Fermentationsprozesse permanent überwachen

Wissenschaftler am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik der RWTH Aachen haben drei neue Anlagen entwickelt, mit denen sich die Entwicklung von Bioprozessen beschleunigen und optimieren lässt.

Anbieter zum Thema

KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH

GUS LAB GmbH

Socorex Isba SA

Sammelbau Biologie

Mit der Ramos-Anlage (Respiration Activity Monitoring System) lassen sich im laufenden Fermentationsprozess z.B. Wachstumsraten von mikrobiellen Kulturen aufnehmen. Bislang musste der Prozess in der Regel alle zwei Stunden unterbrochen werden, um eine Probe aus den Kolben zu entnehmen und zu analysieren. Anschließend wurde der Prozess fortgesetzt. Ramos hingegen betreibt acht Kulturen parallel und dokumentiert lückenlos online alle Daten. Dies ermöglicht Einblicke in den Stoffwechsel und Erkenntnisse darüber, wie verschiedene Prozessparameter das Wachstum und die Produktbildung der Mikroorganismen beeinflussen. Das Besondere an dem Verfahren ist, dass es im Maßstab von z. B. zehn Milliliter mit Schüttelkolben in der Kleinkulturtechnik durchgeführt wird. Ganz neu bietet der Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik an der RWTH Aachen ein Slow Release Verfahren an, das statt dem Batch-Betrieb auch einen Fed-Batch-Betrieb ermöglicht. Zusätzlich kann unter pH-regulierten Bedingungen gearbeitet werden.

Fed-Batch ermöglicht die industrielle Produktion

Im Batch-Betrieb werden der Kultur alle Nährstoffe wie Zucker, Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine von Anfang an zugegeben, sodass eine relativ hohe Konzentration vorliegt. Eine hohe Zuckerkonzentrationen kann jedoch z.B. die Produktbildung hemmen. Diese setzt ein, wenn die Zuckerkonzentration unter einen bestimmten Wert sinkt. Im Fed-Batch-Betrieb, der hauptsächlich in der industriellen Produktion eingesetzt wird, wird die Zuckerkonzentration von Anfang an sehr gering gehalten. Ab einem bestimmten Zeitpunkt wird Zucker freigesetzt und kontinuierlich in das Medium gegeben. Somit bleibt der Prozess immer unter der Zuckerkonzentration, die die Mikroorganismen in ihrer Produktbildung bremsen würde. Das führt zu einer wesentlich höheren Produktkonzentration im Kolben. Die kontinuierliche Auswertung der Prozesse in der Ramos-Anlage ermöglicht Rückschlüsse auf die Atmungsaktivität der Mikroorganismen. Sie gibt Auskunft, ob sich die Mikroorganismen wohl fühlen, ob alle Parameter richtig eingestellt und genug Nährstoffe vorhanden sind oder ob der Prozess noch optimiert werden kann.

(ID:270498)