Bioreaktortechnik an der RWTH Aachen | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

Durch welche 9 Parameter wird ein Bioprozess charakterisiert?

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Charakterisierende Parameter eines Bioprozesses:

  • Sauerstoffeintrag
  • Ventilation (Abziehen von flüchtigen Substanzen wie CO2, Wasserdampf oder Alkohol) --> Konzentrationsänderungen
  • Homogenität der Mischung
  • Hydromechanischer Stress (unerwünscht bei tierischen Zellkulturen, erwünscht um Pellet-Bildung zu vermeiden)
  • Schaumbildung
  • Emulgierung einer zweiten Flüssigphase
  • Suspension von Feststoffen
  • Wärmeableitung
  • Spezifischer (durchschnittlicher) Leistungseintrag
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Über welche zwei Parameter kann ein Prozess von außen gesteuert werden?

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Begasungs- und die Rührintensität

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Nennen Sie 4 Rührergruppen. Wie erfolgt der Energieeintrag?

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Energieeintrag über Rührer

Energieeintrag über externe Pumpen

Energieeintrag über Gaskompression

weitere Methoden

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Über welche zwei Wege wird Energie bzw. Wärme in den Bioreaktor eingetragen?

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  1. Elektrische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt --> erzeugt Reibung --> Wärme
  2. Mikroorganismen wandeln chem. Energie (Nahrung) in Wärme um
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Nenne Methoden, um den Leistungseintrag in den Fermenter zu messen. 

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  • Messung des Stromverbrauchs des Motors: einfach, aber ungenau
  • Messung des Drehmoments in der Antriebswelle
  • Reaktor steht auf axialem Rollenlager mit Kraftmesser. Drehmoment führt zur Drehung des Reaktors --> Messung der Zugkraft
  • Messung der Wärmeentwicklung durch den Rührer
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Formel der Power number

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Po = P / rho * n^3 * d^5

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Formel für die Reynoldszahl

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Re = n * d^2* ρ  / η 

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Welche Re und Po sollte ein Scheibenrührer (unbegast) im turbulenten Bereich haben?

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Re > 10^4 und eine Power number von 4,9

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Zu welchem Regime verschiebt das Strömungsregime bei größeren Fermentern?

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Je größer der Fermenter wird, desto weiter verschiebt sich das Strömungsregime in Richtung Fluten. D.h. um das Regime der Gasrezirkulation zu erreichen, müssen der Leistungseintrag oder die Begasungsrate für größere Fermenter angepasst werden

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Wodurch kann der Flutpunkt eines Fermenters identifiziert werden?

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Der Flutpunkt des Fermenters kann durch die plötzliche Veränderung des Leistungseintrags identifiziert werden. Damit das Fluten einsetzt, muss der Leistungseintrag unter eine bestimmte Grenze fallen

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Was beschreibt Koaleszenz?

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Die Tendenz von 2 Blasen oder Tropfen, sich zu einer Blase / Tropfen zu vereinigen

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Der limitierende Schritt deines Bioprozesses kann sowohl biologische als auch physikalische Ursachen haben. Nennen Sie biologische und physikalische Parameter!

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Biologische Parameter:

  • Wachstumsrate
  • Rate der Substrataufnahme
  • Sehr häufig: Produktsynthese
  • Sehr häufig: Produktsekretion

Physikalische Parameter:

  • Sehr häufig: Gas-Flüssigkeits-O2-Transferrate
  • Diffusion in Mycel
  • Inhomogenität durch schlechte Vermischung
  • Hydromechanischer Stress
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Q:

Durch welche 9 Parameter wird ein Bioprozess charakterisiert?

A:

Charakterisierende Parameter eines Bioprozesses:

  • Sauerstoffeintrag
  • Ventilation (Abziehen von flüchtigen Substanzen wie CO2, Wasserdampf oder Alkohol) --> Konzentrationsänderungen
  • Homogenität der Mischung
  • Hydromechanischer Stress (unerwünscht bei tierischen Zellkulturen, erwünscht um Pellet-Bildung zu vermeiden)
  • Schaumbildung
  • Emulgierung einer zweiten Flüssigphase
  • Suspension von Feststoffen
  • Wärmeableitung
  • Spezifischer (durchschnittlicher) Leistungseintrag
Q:

Über welche zwei Parameter kann ein Prozess von außen gesteuert werden?

A:

Begasungs- und die Rührintensität

Q:

Nennen Sie 4 Rührergruppen. Wie erfolgt der Energieeintrag?

A:

Energieeintrag über Rührer

Energieeintrag über externe Pumpen

Energieeintrag über Gaskompression

weitere Methoden

Q:

Über welche zwei Wege wird Energie bzw. Wärme in den Bioreaktor eingetragen?

A:
  1. Elektrische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt --> erzeugt Reibung --> Wärme
  2. Mikroorganismen wandeln chem. Energie (Nahrung) in Wärme um
Q:

Nenne Methoden, um den Leistungseintrag in den Fermenter zu messen. 

A:
  • Messung des Stromverbrauchs des Motors: einfach, aber ungenau
  • Messung des Drehmoments in der Antriebswelle
  • Reaktor steht auf axialem Rollenlager mit Kraftmesser. Drehmoment führt zur Drehung des Reaktors --> Messung der Zugkraft
  • Messung der Wärmeentwicklung durch den Rührer
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Q:

Formel der Power number

A:

Po = P / rho * n^3 * d^5

Q:

Formel für die Reynoldszahl

A:

Re = n * d^2* ρ  / η 

Q:

Welche Re und Po sollte ein Scheibenrührer (unbegast) im turbulenten Bereich haben?

A:

Re > 10^4 und eine Power number von 4,9

Q:

Zu welchem Regime verschiebt das Strömungsregime bei größeren Fermentern?

A:

Je größer der Fermenter wird, desto weiter verschiebt sich das Strömungsregime in Richtung Fluten. D.h. um das Regime der Gasrezirkulation zu erreichen, müssen der Leistungseintrag oder die Begasungsrate für größere Fermenter angepasst werden

Q:

Wodurch kann der Flutpunkt eines Fermenters identifiziert werden?

A:

Der Flutpunkt des Fermenters kann durch die plötzliche Veränderung des Leistungseintrags identifiziert werden. Damit das Fluten einsetzt, muss der Leistungseintrag unter eine bestimmte Grenze fallen

Q:

Was beschreibt Koaleszenz?

A:

Die Tendenz von 2 Blasen oder Tropfen, sich zu einer Blase / Tropfen zu vereinigen

Q:

Der limitierende Schritt deines Bioprozesses kann sowohl biologische als auch physikalische Ursachen haben. Nennen Sie biologische und physikalische Parameter!

A:

Biologische Parameter:

  • Wachstumsrate
  • Rate der Substrataufnahme
  • Sehr häufig: Produktsynthese
  • Sehr häufig: Produktsekretion

Physikalische Parameter:

  • Sehr häufig: Gas-Flüssigkeits-O2-Transferrate
  • Diffusion in Mycel
  • Inhomogenität durch schlechte Vermischung
  • Hydromechanischer Stress
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