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Bioprozesstechnik
Horst Chmiel
Verlag Spektrum Akademischer Verlag, 2006
ISBN 9783827416070 , 431 Seiten
2. Auflage
Format PDF, OL
Kopierschutz Wasserzeichen
Geräte
Preface
6
Vorwort
7
Verzeichnis der Autoren
9
Inhalt
10
1 Einführung in die Zellbiologie
12
1.1 Die Zelle als kleinste lebende Einheit
12
1.2 Verschiedene Zelltypen, Viren und Phagen
18
1.3 Fortpflanzung und Evolution
27
2 Einführung in die Biochemie
34
2.1 Bausteine der Zelle
34
2.2 Stoffwechsel
52
2.3 Regulation zellulärer Vorgänge
60
2.4 Gentechnik
69
3 Enzymkinetik
78
3.1 Aktivität und Stabilität
79
3.2 Reaktionsmechanismen enzymatischer Ein-Substrat- Reaktionen
80
3.3 Einfluss der Umgebungsbedingungen
84
3.4 Bestimmung der kinetischen Konstanten
89
3.5 Lineare und nicht-lineare Regression
92
3.6 Effektorkinetik
95
3.7 Reversible Enzymreaktionen
100
3.8 Allosterie und Kooperativität
102
3.9 Enzymreaktionen mit zwei Substraten
106
4 Wachstum: Kinetik und Prozessführung
110
4.1 Ideale Prozesse zur Messung der Kinetik
113
4.2 Grundlegende Bioprozessmodelle: Bilanzen und Kinetik
116
4.3 Das Monod-Modell
117
4.4 Lösung des Prozessmodelles für den Satzbetrieb (batch)
120
4.5 Lösung des Prozessmodelles für kontinuierlichen Betrieb
125
4.6 Lösung des Prozessmodelles für Zulaufverfahren (fed-batch)
140
4.7 Verfahren mit Zellrückhaltung
142
4.8 Erweiterungen und Modifikationen des Monod-Modells
144
4.9 Methoden der Medienentwicklung
152
4.10 Populationsdynamik in Konkurrenzsituationen
155
4.11 Umsatz in autokatalytischen Reaktionen
157
5 Rheologie von Biosuspensionen
160
5.1 Die parallele Schichtenströmung
160
5.2 Viskosimeterströmungen inkompressibler viskoelastischer Flüssigkeiten
162
5.3 Mathematische Modellierung der stationär ermittelten Fließkurve
168
5.4 Repräsentative Viskosität
169
5.5 Das Rührer-Rheometer
171
5.6 Die instationäre Scherströmung viskoelastischer Fluide
172
5.7 Dehnströmungen
175
5.8 Das Fließverhalten von Fermentationsbrühen
176
6 Transportvorgänge in Biosuspensionen
184
6.1 Zur Maßstabsübertragung
184
6.2 Leistungseintrag beim Rühren von Flüssigkeiten
188
6.3 Zum Stofftransport in Biosuspensionen
191
6.4 Zum Wärmeübergang im Bioreaktor
199
7 Bioreaktoren
206
7.1 Definition eines Bioreaktors
206
7.2 Mischer
206
7.3 Reaktortypen
207
7.4 Schaumprobleme
222
7.5 Hochdurchsatzverfahren für die Bioprozessentwicklung
224
8 Sterilisation und Steriltechnik
228
8.1 Die thermische Resistenz von Mikroorganismen
228
8.2 Das Verhalten einer Population unter Hitzeeinwirkung
229
8.3 Die Quantifizierung des Sterilisationsgrades
230
8.4 Die Auslegung des Sterilitätskriteriums für einen Sterilisationsablauf
232
8.5 Kontinuierliche Sterilisationsverfahren
232
8.6 Die Sterilisation durch Filter
234
8.7 Die Steriltechnik
235
8.8 Der Aufbau von gerührten Laborreaktoren
235
8.9 Die Funktion von Autoklaven (Dampfsterilisatoren)
236
8.10 Der Aufbau von in situ sterilisierbaren Reaktoren
236
8.11 Stutzen für Messwertgeber
237
8.12 Die Abtrennung des Reaktorinhaltes von peripheren Leitungsbereichen
237
8.13 Die Sterilisation der Zuluftstrecke
239
8.14 Die Rührwellenabdichtung
241
9 Mess- und Regeltechnik an Bioreaktoren
246
9.1 Die Betriebsarten Sterilisation und Fermentation
246
9.2 Messung und Regelung von Zustandsgrößen im Reaktor
248
9.3 Analytik außerhalb des sterilen Bereichs
262
9.4 Messungen in der Gasstrecke des Bioreaktors
263
10 Aufarbeitung (Downstream Processing)
270
10.1 Zellernte
271
10.2 Zellaufschluss
276
10.3 Produktisolation, -konzentrierung und -reinigung
280
10.4 Bioprozesse mit integrierter Produktaufarbeitung
325
11 Kultur von Tierzellen
334
11.1 Eigenschaften von Tierzellen
334
11.2 Zellcharakterisierung
342
11.3 Die Umgebung von Zellen in Kultur
347
11.4 Zell-Kultivierungsmethoden
351
11.5 Prozessführung bei Säugerzellkulturen
355
11.6 Großtechnische biopharmazeutische Produktion
359
12 Enzymatische Prozesse
372
12.1 Mathematische Beschreibung idealer Reaktortypen
373
12.2 Technischer Einsatz von freien und immobilisierten Enzymen
384
12.3 Prozessvarianten
385
12.4 Stofftransportlimitierung bei trägerimmobilisierten Enzymen
387
12.5 Membranreaktoren
391
12.6 Nicht konventionelle Reaktionsmedien
396
12.7 Prozessbeispiele
410
Symbolverzeichnis
420
Sachregister
424
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