Bioprozesstechnik

Preface

Vorwort

Verzeichnis der Autoren

Inhalt

1 Einführung in die Zellbiologie

1.1 Die Zelle als kleinste lebende Einheit

1.2 Verschiedene Zelltypen, Viren und Phagen

1.3 Fortpflanzung und Evolution

2 Einführung in die Biochemie

2.1 Bausteine der Zelle

2.2 Stoffwechsel

2.3 Regulation zellulärer Vorgänge

2.4 Gentechnik

3 Enzymkinetik

3.1 Aktivität und Stabilität

3.2 Reaktionsmechanismen enzymatischer Ein-Substrat- Reaktionen

3.3 Einfluss der Umgebungsbedingungen

3.4 Bestimmung der kinetischen Konstanten

3.5 Lineare und nicht-lineare Regression

3.6 Effektorkinetik

3.7 Reversible Enzymreaktionen

3.8 Allosterie und Kooperativität

3.9 Enzymreaktionen mit zwei Substraten

4 Wachstum: Kinetik und Prozessführung

4.1 Ideale Prozesse zur Messung der Kinetik

4.2 Grundlegende Bioprozessmodelle: Bilanzen und Kinetik

4.3 Das Monod-Modell

4.4 Lösung des Prozessmodelles für den Satzbetrieb (batch)

4.5 Lösung des Prozessmodelles für kontinuierlichen Betrieb

4.6 Lösung des Prozessmodelles für Zulaufverfahren (fed-batch)

4.7 Verfahren mit Zellrückhaltung

4.8 Erweiterungen und Modifikationen des Monod-Modells

4.9 Methoden der Medienentwicklung

4.10 Populationsdynamik in Konkurrenzsituationen

4.11 Umsatz in autokatalytischen Reaktionen

5 Rheologie von Biosuspensionen

5.1 Die parallele Schichtenströmung

5.2 Viskosimeterströmungen inkompressibler viskoelastischer Flüssigkeiten

5.3 Mathematische Modellierung der stationär ermittelten Fließkurve

5.4 Repräsentative Viskosität

5.5 Das Rührer-Rheometer

5.6 Die instationäre Scherströmung viskoelastischer Fluide

5.7 Dehnströmungen

5.8 Das Fließverhalten von Fermentationsbrühen

6 Transportvorgänge in Biosuspensionen

6.1 Zur Maßstabsübertragung

6.2 Leistungseintrag beim Rühren von Flüssigkeiten

6.3 Zum Stofftransport in Biosuspensionen

6.4 Zum Wärmeübergang im Bioreaktor

7 Bioreaktoren

7.1 Definition eines Bioreaktors

7.2 Mischer

7.3 Reaktortypen

7.4 Schaumprobleme

7.5 Hochdurchsatzverfahren für die Bioprozessentwicklung

8 Sterilisation und Steriltechnik

8.1 Die thermische Resistenz von Mikroorganismen

8.2 Das Verhalten einer Population unter Hitzeeinwirkung

8.3 Die Quantifizierung des Sterilisationsgrades

8.4 Die Auslegung des Sterilitätskriteriums für einen Sterilisationsablauf

8.5 Kontinuierliche Sterilisationsverfahren

8.6 Die Sterilisation durch Filter

8.7 Die Steriltechnik

8.8 Der Aufbau von gerührten Laborreaktoren

8.9 Die Funktion von Autoklaven (Dampfsterilisatoren)

8.10 Der Aufbau von in situ sterilisierbaren Reaktoren

8.11 Stutzen für Messwertgeber

8.12 Die Abtrennung des Reaktorinhaltes von peripheren Leitungsbereichen

8.13 Die Sterilisation der Zuluftstrecke

8.14 Die Rührwellenabdichtung

9 Mess- und Regeltechnik an Bioreaktoren

9.1 Die Betriebsarten Sterilisation und Fermentation

9.2 Messung und Regelung von Zustandsgrößen im Reaktor

9.3 Analytik außerhalb des sterilen Bereichs

9.4 Messungen in der Gasstrecke des Bioreaktors

10 Aufarbeitung (Downstream Processing)

10.1 Zellernte

10.2 Zellaufschluss

10.3 Produktisolation, -konzentrierung und -reinigung

10.4 Bioprozesse mit integrierter Produktaufarbeitung

11 Kultur von Tierzellen

11.1 Eigenschaften von Tierzellen

11.2 Zellcharakterisierung

11.3 Die Umgebung von Zellen in Kultur

11.4 Zell-Kultivierungsmethoden

11.5 Prozessführung bei Säugerzellkulturen

11.6 Großtechnische biopharmazeutische Produktion

12 Enzymatische Prozesse

12.1 Mathematische Beschreibung idealer Reaktortypen

12.2 Technischer Einsatz von freien und immobilisierten Enzymen

12.3 Prozessvarianten

12.4 Stofftransportlimitierung bei trägerimmobilisierten Enzymen

12.5 Membranreaktoren

12.6 Nicht konventionelle Reaktionsmedien

12.7 Prozessbeispiele

Symbolverzeichnis

Sachregister

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