Einführung In Die Bioprozesstechnik at TU München | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Einführung in die Bioprozesstechnik an der TU München

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TESTE DEIN WISSEN
Beschreibe Fermentationsbedingungen (pH/ Temp. Abhängigkeit)
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TESTE DEIN WISSEN
pH =
  • = 7 : Neutrophil 
  • < 7 : Acidophile (Pilze)
  • > 7 : Alkalophile (Bakterien)
Temp. =
  • ca. 0-27°C : Psychrotolerante
  • ca. 18-45°C Mesophile
  • ca. 42-70°C  Thermophile
  • ca. 65-92°C  extrem Thermophile 
  • ca. 85-110°C Hyperthermophile
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TESTE DEIN WISSEN
Einteilung der Fermentationsprozesse nach gebildetem Produkt:
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Produktion von Biomasse (zb. Probiotika --> Mikroorganismen die positiven Einfluss auf Physiologie nehmen)
  • Produktion von intra- und extrazellulär (zb. Milch) vorliegenden mikrobiellen Stoffwechselprodukten
  • Produktion von mikrobiellen Enzymen (Amylase —> Kohlenhydratspaltend, Protease —> Proteinspaltend)
  • Biotransformationen (Umwandlung vom Substrat, Alkohol-Essig)
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TESTE DEIN WISSEN
Enzymkinetik
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TESTE DEIN WISSEN
  • Reaktionskinetische Beschreibung für die Auslegung und Analyse von enzymatischen Prozessen 
  • Reaktionskinetik“: Zeitlicher Verlauf einer Reaktion in Abhängigkeit von Prozess- und Milieubedingungen
  • Beschreibung der Reaktionsgeschwindigkeit als Funktion von Milieubedingungen:
         —> Temperatur
         —> pH-Wert
         —> Substratkonzentration
         —> Anwesenheit von Hemmstoffen (u.U. das Reaktionsprodukt)
  • Katalyse von Ein- oder Mehr-Substrat-Reaktionen
  • Reaktionkinetische Beschreibung von Mehr-Substrat-Reaktionen sehr komplex 
  • Reaktionkinetische Beschreibung einer Ein-Substrat-Reaktion: Michaelis-Menten-Gleichung
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TESTE DEIN WISSEN
Negative Aspekte eines Bioprozesses
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Geringe Raum-Zeit-Ausbeuten (d.h. Produktzugewinn pro m³ Bioinhalt und Zeiteinheit in g/m³h)
  • Geringe Stoff- bzw. Produktionskonzentration
  • Große Gefahr von Prozessstörungen (hohe Komplexität und Sensibilität)
  • Infektionen durch Fremdkeime (zb. Wenn sie Selektionsvorteile haben)
  • Oft lange Prozesszeiten (Stunden bis Tage) 
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TESTE DEIN WISSEN
Upstream Processing
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
Alle dem Bioprozess vorgelagerten Verfahrensschritte und Maßnahmen bzw. Voraussetzungen
  • Medienaufbereitung
  • Reinigung und Sterilisation von Anlagen und Apparaten
  • Vorbereiten des Inokulums (Mikrobielle Kultur)
  • Oft wird der Bioprozess selbst dem Upstream-Bereich zugerechnet
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TESTE DEIN WISSEN
Downstream Processing
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TESTE DEIN WISSEN
Alle dem Bioprozess nachgelagerten Verfahrensschritte 
  • Zellabtrennung/Zellaufschluss (zerstören der Zelle um an Zielprodukt zu kommen)
  • Gewinnung und Reinigung des Zielproduktes
  • Formulierung/Konservierung —> Galenik
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TESTE DEIN WISSEN
Medien
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TESTE DEIN WISSEN
Nährsubstrate, Gase, Dampf, Wasser, Zusatzstoffe

Lösung ausblenden
TESTE DEIN WISSEN
Worauf muss bei der Medienentwicklung geachtet werden 
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Bestandteile des Mediums müssen elementare Anforderungen der Mikroorganismen erfüllen
  • Bereitstellen von Energie für Produktbildung und Zellaufbau
  • Unterschiedliche Zusammensetzung der Medien für Produktbildung und Zellwachstum
Lösung ausblenden
TESTE DEIN WISSEN
Verschiedene Arten von Bakterien (also was sie zum Überleben benötigen) zum anreichern von Kulturen
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Phototroph —> lichtabhängig
  • chemolitotroph —> Anorganische Verbindungen als Ernährung
  • heterotroph —> andere Lebewesen
  • enzymbildend
Lösung ausblenden
TESTE DEIN WISSEN
Hefeextrakt 
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TESTE DEIN WISSEN
Komplexes Gemisch das oft zur Bereitstellung von Nährstoffen eingesetzt wird
Lösung ausblenden
TESTE DEIN WISSEN
Allgemeine Infos zur Medienentwicklung
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Aufgrund des komplexen Aufbaus vieler Substrate sehr aufwendig
  • Optimierungskriterium bzw. Zielfunktion oft nicht genau bekannt 
  • Design von Bioreaktor und Bioprozess je nach Medium unterschiedlich 
  • Sauerstoffbedarf je nach Affinität zu Nährstoff—> Schränkt Sauerstoffaufnahme ein
  • Hitzesensibilität (z.b. Vitamine)
Lösung ausblenden
TESTE DEIN WISSEN
Grundanforderungen zur Medienentwicklung
—> Was soll auf dem Medium gegeben sein? (Spez. Bsp.)
Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN
  • Wasser 
  • Energie- und Kohlenstoffquelle
  • Stickstoffquelle
  • Wachstumsfaktoren (Mineralstoffe und Vitamine)
  • Evtl. Sauerstoff
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Q:
Beschreibe Fermentationsbedingungen (pH/ Temp. Abhängigkeit)
A:
pH =
  • = 7 : Neutrophil 
  • < 7 : Acidophile (Pilze)
  • > 7 : Alkalophile (Bakterien)
Temp. =
  • ca. 0-27°C : Psychrotolerante
  • ca. 18-45°C Mesophile
  • ca. 42-70°C  Thermophile
  • ca. 65-92°C  extrem Thermophile 
  • ca. 85-110°C Hyperthermophile
Q:
Einteilung der Fermentationsprozesse nach gebildetem Produkt:
A:
  • Produktion von Biomasse (zb. Probiotika --> Mikroorganismen die positiven Einfluss auf Physiologie nehmen)
  • Produktion von intra- und extrazellulär (zb. Milch) vorliegenden mikrobiellen Stoffwechselprodukten
  • Produktion von mikrobiellen Enzymen (Amylase —> Kohlenhydratspaltend, Protease —> Proteinspaltend)
  • Biotransformationen (Umwandlung vom Substrat, Alkohol-Essig)
Q:
Enzymkinetik
A:
  • Reaktionskinetische Beschreibung für die Auslegung und Analyse von enzymatischen Prozessen 
  • Reaktionskinetik“: Zeitlicher Verlauf einer Reaktion in Abhängigkeit von Prozess- und Milieubedingungen
  • Beschreibung der Reaktionsgeschwindigkeit als Funktion von Milieubedingungen:
         —> Temperatur
         —> pH-Wert
         —> Substratkonzentration
         —> Anwesenheit von Hemmstoffen (u.U. das Reaktionsprodukt)
  • Katalyse von Ein- oder Mehr-Substrat-Reaktionen
  • Reaktionkinetische Beschreibung von Mehr-Substrat-Reaktionen sehr komplex 
  • Reaktionkinetische Beschreibung einer Ein-Substrat-Reaktion: Michaelis-Menten-Gleichung
Q:
Negative Aspekte eines Bioprozesses
A:
  • Geringe Raum-Zeit-Ausbeuten (d.h. Produktzugewinn pro m³ Bioinhalt und Zeiteinheit in g/m³h)
  • Geringe Stoff- bzw. Produktionskonzentration
  • Große Gefahr von Prozessstörungen (hohe Komplexität und Sensibilität)
  • Infektionen durch Fremdkeime (zb. Wenn sie Selektionsvorteile haben)
  • Oft lange Prozesszeiten (Stunden bis Tage) 
Q:
Upstream Processing
A:
Alle dem Bioprozess vorgelagerten Verfahrensschritte und Maßnahmen bzw. Voraussetzungen
  • Medienaufbereitung
  • Reinigung und Sterilisation von Anlagen und Apparaten
  • Vorbereiten des Inokulums (Mikrobielle Kultur)
  • Oft wird der Bioprozess selbst dem Upstream-Bereich zugerechnet
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Q:
Downstream Processing
A:
Alle dem Bioprozess nachgelagerten Verfahrensschritte 
  • Zellabtrennung/Zellaufschluss (zerstören der Zelle um an Zielprodukt zu kommen)
  • Gewinnung und Reinigung des Zielproduktes
  • Formulierung/Konservierung —> Galenik
Q:
Medien
A:
Nährsubstrate, Gase, Dampf, Wasser, Zusatzstoffe

Q:
Worauf muss bei der Medienentwicklung geachtet werden 
A:
  • Bestandteile des Mediums müssen elementare Anforderungen der Mikroorganismen erfüllen
  • Bereitstellen von Energie für Produktbildung und Zellaufbau
  • Unterschiedliche Zusammensetzung der Medien für Produktbildung und Zellwachstum
Q:
Verschiedene Arten von Bakterien (also was sie zum Überleben benötigen) zum anreichern von Kulturen
A:
  • Phototroph —> lichtabhängig
  • chemolitotroph —> Anorganische Verbindungen als Ernährung
  • heterotroph —> andere Lebewesen
  • enzymbildend
Q:
Hefeextrakt 
A:
Komplexes Gemisch das oft zur Bereitstellung von Nährstoffen eingesetzt wird
Q:
Allgemeine Infos zur Medienentwicklung
A:
  • Aufgrund des komplexen Aufbaus vieler Substrate sehr aufwendig
  • Optimierungskriterium bzw. Zielfunktion oft nicht genau bekannt 
  • Design von Bioreaktor und Bioprozess je nach Medium unterschiedlich 
  • Sauerstoffbedarf je nach Affinität zu Nährstoff—> Schränkt Sauerstoffaufnahme ein
  • Hitzesensibilität (z.b. Vitamine)
Q:
Grundanforderungen zur Medienentwicklung
—> Was soll auf dem Medium gegeben sein? (Spez. Bsp.)
A:
  • Wasser 
  • Energie- und Kohlenstoffquelle
  • Stickstoffquelle
  • Wachstumsfaktoren (Mineralstoffe und Vitamine)
  • Evtl. Sauerstoff
Einführung in die Bioprozesstechnik

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