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2021 | Book

Einleitung Read chapter Read first chapter

Kommentierte Formelsammlung Bioverfahrenstechnik

Author: Prof. Dr. Ralf Takors

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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About this book

Die kommentierte Formelsammlung bietet einen schnellen und umfassenden Überblick über unterschiedlichste Aspekte der Bioverfahrenstechnik, wie zum Beispiel wichtige chemische Gleichungen, Enzymkinetiken oder Stoff- und Wärmetransporte, um nur einige wenige Themen zu nennen. Darüber hinaus wird die Entwicklungskette von ersten Laborversuchen bis hin zum Scale-up und der wirtschaftlichen Analyse entsprechender Prozesse für Leser übersichtlich zusammengefasst. In der neuen 2. Auflage sind neben inhaltlichen Erweiterungen der oben genannten Themen auch Stoffwechselschemata Industrie-relevanter Mikroorganismen und Säugerzellen zusammengestellt, die für Produktionszwecke eingesetzt werden. Motiviert durch eigene Erfahrungen im akademischen und industriellen Bereich wurde dieses kleine Nachschlagewerk erstellt. Es soll denjenigen, die mit unterschiedlichen Aufgaben in der Forschung und Entwicklung betraut sind, als schnell verfügbare Quelle zur Problemlösung zur Verfügung stehen. Darüber hinaus kann es auch Studierenden als Leitfaden für die Ausbildung im Bereich Bioverfahrenstechnik dienen.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Forschungsarbeiten in der Bioverfahrenstechnik zielen darauf ab, mit Zellkomponenten (z. B. Enzyme oder Zellhydrolysate) oder ganzen Zellen (Pro- oder Eukaryoten) Stoffumwandlungen durchzuführen. Häufig steht der Produktionsgedanke, das heißt die Herstellung von nieder- und hochmolekularen Wertstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen im Vordergrund. Insofern ist die Bioverfahrenstechnik ein wertvoller Baustein der Bioökonomie und damit wichtiger Katalysator zur Etablierung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft in Übereinstimmung mit den UN Nachhaltigkeitszielen aus dem Jahr 2015.
Ralf Takors
Kapitel 2. Thermodynamik
Zusammenfassung
U: innere Energie (J).
Ralf Takors
Kapitel 3. Erhaltungssätze
Zusammenfassung
Die nachfolgenden Bilanzgleichungen gehen davon aus, dass die bilanzierte Materie Kontinuumscharakter besitzt. Die Beschreibung von Zustandsgrößen ist demnach stetig differenzierbar möglich.
Ralf Takors
Kapitel 4. Chemische Reaktionen
Zusammenfassung
S: Substratkonzentration (z. B. mol/L).
Ralf Takors
Kapitel 5. Enzymreaktionen
Zusammenfassung
Menge des L-Enantiomers (z. B. mmol).
Ralf Takors
Kapitel 6. Mikrobielle Kinetik
Zusammenfassung
Nachfolgend sind ausschließlich Ansätze für nicht strukturierte Wachstumsmodelle aufgeführt. Diese betrachten die Zelle als black box, d. h. Ansätze zur strukturierten Modellierung der intrazellulären Komplexität des Stoffwechsels, der Regulationsmechanismen auf metabolischer, transkriptionaler oder translationaler Ebene sowie der Signaltransduktion werden nicht berücksichtigt.
Ralf Takors
Kapitel 7. Ausgewählte Modelle des Zentralstoffwechsels
Zusammenfassung
Die nachfolgenden Reaktionsschemata geben einen Überblick über den Zentralstoffwechsel ausgewählter, Industrie-relevanter Mikroorganismen und Säugerzellen, die für Produktionszwecke eingesetzt werden. Die Abkürzungen für Metabolite, Nukleotide und Enzyme folgen der Nomenklatur in den nachfolgenden Tab. 7.1, 7.2 und 7.3. In allen Fällen wird davon ausgegangen, das Glucose als Kohlenstoffquelle aerob verstoffwechselt wird.
Ralf Takors
Kapitel 8. Im Labor
Zusammenfassung
Die Lage des Gleichgewichts einer Säure-Base-Reaktion für mittelstarke Säuren gemäß der Dissoziation.
Ralf Takors
Kapitel 9. Metabolic Engineering
Zusammenfassung
x: externe Substrate, Produkte (z. B. mmol/L).
Ralf Takors
Kapitel 10. Stoff- und Wärmetransport
Zusammenfassung
Im Folgenden einige ausgewählte Kennzahlen.
Ralf Takors
Kapitel 11. Maßstabsübertragung: scale-up
Zusammenfassung
Die erfolgreiche Maßstabsübertragung eines biologischen Prozesses vom Labor in den großvolumigen Produktionsmaßstab hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, die in biologische, chemische und physikalische Faktoren unterteilt werden können (Takors 2012). Nachfolgend sind einige ausgewählte, ausschließlich physikalisch motivierte Kriterien genannt. Bei deren Anwendung wird die idem Annahme zugrunde gelegt; d. h. das physikalische Übertragungskriterium sollte im Labormaßstab den gleichen Wert wie im großvolumigen Produktionsmaßstab erzielen.
Ralf Takors
Kapitel 12. Reaktor- und Prozessmodelle
Zusammenfassung
cTracer: Tracer-Konzentration (z. B. mmol/L)
Ralf Takors
Kapitel 13. Bioproduktaufarbeitung
Zusammenfassung
N: Zellzahl
Ralf Takors
Kapitel 14. Wirtschaftlichkeit von Anlagen
Zusammenfassung
Bargeld (cash): = Einnahmen (cash-in) – Ausgaben (cash-out)
Ralf Takors
Backmatter
Metadata
Title
Kommentierte Formelsammlung Bioverfahrenstechnik
Author
Prof. Dr. Ralf Takors
Copyright Year
2021
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-63971-9
Print ISBN
978-3-662-63970-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-63971-9

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