Raum | MAR 2.051 / ACK Z 66 |
---|---|
Adresse | Marchstr. 23 10587 Berlin |
Sprechstunde | nach Vereinbarung, siehe ISIS-Kurse |
Motivation
Filamentös wachsende Mikroorganismen werden industriell bereits vielfältig eingesetzt, um Produkte beispielsweise für die Lebensmittel-, Pharma- oder Konsumgüterindustrie (Zitronensäure, Antibiotika, Enzyme für Waschmittel) herzustellen. Durch die hohe Komplexität biotechnologischer Prozesse besteht weiterhin großes Potential die Produktausbeute und Verfahrenseffizienz zu steigern.
Kultivierungen werden meist im Rührkessel durchgeführt. Eine wichtige Einflussgröße ist die mechanische Belastung durch den Rührer, da die Mikroorganismen durch Scher- und Dehnkräfte geschädigt werden können. Ziele der Arbeit sind u.a. Rührer hinsichtlich ihrer Scherbeanspruchung zu charakterisieren und scherarme Rührer zu entwickeln.
CFD-numerische Arbeiten
Bisherige Untersuchungen legen nahe, dass die Scherbeanspruchung eines Rührers eine Kombination aus der maximalen Belastung und der Häufigkeit des Erfahrens hoher Belastungen ist. Die Beurteilung dieser Beanspruchungshistorie erfolgt numerisch anhand von Partikelbahnen masseloser Parcels nach der Particle-Tracking-Methode. Die von einem Parcel durchlaufenen lokalen Scherraten können dabei aufgenommen werden (vgl. Abb. 1a). Die Darstellung der Verweilzeit bei bestimmter Scherrate über dem dazugehörigen Scherratenwert (Abb. 1b) zeigt eine deutlich höhere Scherbeanspruchung durch den Wellenbandrührer im Vergleich zum Scheibenrührer.
Experimentelle Arbeiten
Exemplarisch werden die Untersuchungen am filamentös wachsenden Pilz Aspergillus niger durchgeführt, dessen Wachstumsform (Morphologie) gezielt eingestellt werden kann. Ob kugelförmige Pellets oder myzeliges Wachstum (vgl. Abb. 2) vorliegt, wird durch die Osmolalität des Kultivierungsmediums eingestellt. Untersucht wird der Einfluss der mechanischen Belastung auf die Produktivität der Mikroorganismen.