Membrane chromatography - process analysis, experimental investigation and optimisation
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Beschreibung
Biotechnologische Fortschritte der letzten Jahre basieren meist auf der Erhöhung der Titer von Fermentationsbrühen. Die konsequente Weiterentwicklung der anschließenden Aufarbeitungsprozesse der Produkte stellt den Engpass der biotechnologischen Produktion von Wertstoffen dar, die bis zu 80% der Gesamtkosten betragen können. Säulenchromatographie hat sich als bevorzugte Grundoperation in den Aufarbeitungsprozessen etabliert. Dies hat allerdings Limitierungen in Bezug auf den Batchbetrieb, den geringen Durchsatz und die komplexe Maßstabvergrößerung.
Membranchromatographie (MC) stellt eine interessante Alternative zu den herkömmlichen Aufreinigungsmethoden dar. MC-prozesse können bei höheren Flussraten durchgeführt werden, wodurch ein höherer Durchsatz eine Kostenersparnis bewirken kann.
In dieser Arbeit werden biotechnologische Aufarbeitungsprozesse basierend auf MC untersucht. Hier werden sowohl eigenständige Anwendungen als auch Hybridprozesse mit anderen Grundoperationen wie der Säulenchromatographie oder der wässrigen Zweiphasenextraktion untersucht, um die Vorteile der MC im Aufarbeitungsprozess zu erforschen und die Engpässe der Säulenchromatographie zu überwinden. Um diese Hybridprozesse zu optimieren wurden bestehende Simulationswerkzeuge modifiziert und verbessert. Dadurch konnte eine verbesserte Vorhersage der MC-Prozesse erreicht werden, welche alle Mechanismen wie die Affinitätschromatographie, Ionenaustauschchromatographie und die hydrophobe Wechselwirkungschromatographie beinhalten. Dieses Simulationswerkzeug wurde mit Hilfe von Experimenten validiert und es konnten gute Übereinstimmungen festgestellt werden.
Autor*in
Mayuratheepan Puthiran
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