Development of a continuous parallel shaken bioreactor system in small scale

Akgün, Ali; Büchs, Jochen

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-21889

Development of a continuous parallel shaken bioreactor system in small scale = Entwicklung eines kontinuierlichen, parallel geschüttelten Bioreaktorsystems in kleinem Maßstab

Akgün, Ali (Author)

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ali Akgün

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

UmfangXII, 174 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zusammenfassung in dt. und engl. Sprache. - Druckausg. u.d.T.: Akgün, Ali: Development of a continuous parallel shaken bioreactor system in small scale

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Büchs, Jochen (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-07-13

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-21889
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/459476/files/Akguen_Ali.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik (416510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Bioreaktor (Genormte SW) ; Biowissenschaften, Biologie (frei) ; kontinuierlich (frei) ; Schüttler (frei) ; Schüttelreaktor (frei) ; bioreactor (frei) ; continuous (frei) ; shaker (frei) ; shaken (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Die Kultivierung von Mikroorganismen bildet die Grundlage all biologischer Forschungen und verläuft grundsätzlich in wässrigen Kulturmedien. Folglich wird fortwährend nach besseren Kultivierungstechniken gesucht. Daher ist die kontinuierliche Fermentationstechnik eine wichtige Möglichkeit für den Fortschritt in der modernen Fermentationstechnologie. Aufgrund der gleich bleibenden Konzentrationen im Bioreaktor können die Bestimmung der tatsächlichen Nährstoffbedürfnisse und die Aufklärung der Regulationsmechanismen der Mikroorganismen nur mit Hilfe einer kontinuierlichen Fermentation mit zureichender Genauigkeit untersucht werden. Damit wird es möglich, die wichtigen Zusammenhänge zwischen Wachstum, Kulturmedium, und Umgebungsbedingungen aufzuklären (Calcott 1981). Zudem wird bei der kontinuierlichen Betriebsweise das Wachstum der Mikroorganismen durch die Verfügbarkeit einer limitierenden Komponente im Nährmedium bestimmt. Trotz dieser viel versprechenden Möglichkeiten sind kontinuierliche Prozessführungen in der Forschung und industriellen Praxis bisher wenig verbreitet. Dies liegt vor allem daran, dass die komplizierte Apparatur, eine aufwendige Messtechnik und das große Arbeitsvolumen die kontinuierliche Fermentation im Labormaßstab sehr aufwendig und teuer machen. Diese Arbeit stellt die Entwicklung und Charakterisierung eines neuen kontinuierlichen, parallel geschüttelten Bioreaktorsystems in kleinem Maßstab vor. Neue Technik basiert auf die Schütteltechnologie und vereint die Vorteile der kontinuierlichen Fermentation mit den Vorzügen der Schüttelkolben welche kostengünstig und leicht zu handhaben sind.

Microbiological research is mostly based on cultivation of microorganisms. Continuous-flow culture systems compared to batch operation offers the advantages of constant environmental conditions for biological reactions which can be highly sensitive to process variations (Calcott 1981). Another significant advantage of continuous culture is that the rate of dilution controls the rate of microbial growth via the concentration of the growth-limiting nutrient in the medium. Despite a large number of advantages and many application possibilities, the conventional continuous-flow culture systems are due to their complex set up and large working volume inappropriate for a wide application in the academic disciplines. Therefore, limited knowledge and experience about the continuous-flow cultivation of biological systems set also a significant barrier to use of this technique in industrial applications. Focusing on the operational attractiveness and widespread usage of shaking technology in a number of academic and industrial disciplines, a novel continuous-flow parallel shaken bioreactor system based on shaking technology, exploiting the advantages of shake flasks of easy handling, a parallel applicability, and reduction of overall expenses was investigated. This dissertation describes the principle and the mechanical design of the continuous-flow parallel shaken bioreactor system, as well as the experiments conducted for the technical characterization and biological validation of the novel system.

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