Betrieb von Rührkesselbioreaktoren unter erhöhten Reaktordrücken

Von der Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation - D 82 (Diss. RWTH Aachen). - "Der Reaktordruck wird als Prozessparameter zur Erhöhung des Sauerstofftransfers bei Rührkesselbioreaktoren untersucht. Dabei werden die in diesem Zusammenhang häufig angeführten kritischen Aspekte wie erhöhte CO²-Partialdrücke, erhöhte Wärmeentwicklung und erhöhte Kosten, auf Basis einer experimentell ermittelten Stofftransfercharakteristik eines 50 L Druckfermenters, für einen hypothetischen 5 m³ Reaktor quantifiziert. Die zu erwartenden Sauerstofftransferraten, die CO²-Partialdrücke, die Wärmeentwicklung, die energetische Effizienz und die Kosteneffizienz dieses Reaktors werden berechnet. Zur Bestimmung der Reaktion von Mikroorganismen auf erhöhte CO²-Partialdrücke wird eine neue Methode vorgestellt und für den Modellorganismus Corynebacterium glutamicum bzw. weitere Mutanten davon demonstriert. Eine Demonstration der Anwendbarkeit der Druckfermentation erfolgt durch die Kultivierung der Modellorganismen Escherichia coli, Arxula adeninivorans, Saccharomyces cerevisiae und Corynebacterium glutamicum in hohen Zelldichten. Darüberhinaus wird ein genereller systematischer Ansatz zur Prozessoptimierung vorgestellt und am Beispiel der Produktion von L-Lysin demonstriert. Der Ansatz basiert auf einer Verknüpfung eines chemischen bzw. biochemischen Reaktionsmodells mit einem Modell der gesamten Produktionsanlage (einschließlich aller Prozesseinheiten)."