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Titelaufnahme

Titel
Heatprecipitation of homogenates : scale-up study / verfasst von Christopher Zartler
VerfasserZartler, Christopher
GutachterHahn, Rainer ; Luchner, Markus
ErschienenVienna, 2017
Umfang89 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Hitzefällung; GFP; Wärme; Wärmedurchgang; Rührkessel; Homogenat; Downstream; E.coli; Separation; Chromatographie; Lehrer; Partikelgröße
Schlagwörter (EN)Heatprecipitation; Precipitation; GFP; E.coli; Homogenate; Downstream; Heat; Heat transfer coefficient; Separation; Chromatography; Lehrer; Particle size
Schlagwörter (GND)Homogenat / Rekombinantes Protein / Grün fluoreszierendes Protein / Fällung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-23356 Persistent Identifier (URN)
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Heatprecipitation of homogenates [16.97 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Arbeit wurde die Wärmeübertragung in einem Rührkesselreaktor mit Doppelmantel auf Basis von Wasser als Modellierfluid charakterisiert. Es wurden die thermischen Widerstände der thermischen Grenzschichten auf der Doppelmantel- und Tankseite bestimmt. Diese Widerstände wurden mit publizierten Korrelationen berechnet und zur Berechnung einer theoretischen Wärmedurchgangszahl verwendet. Die Wärmedurchgangszahl wurde auch durch praktische Experimente ermittelt. Die theoretische Berechnung ergab eine Wärmedurchgangszahl von 370,0 W/m2K für den Heizprozess und 283,6 W/m2K für den Kühlprozess. Die praktisch ermittelte Wärmedurchgangsz. war 445,7 W/m2K für den Heizprozess und 326,2 W/m2K für den Kühlprozess. Die ermittelten Wärmedurchgangszahlen wurden für die Modellierung eines Hitzefällungsschritts einer rekombinanten Proteinlösung verwendet. Das berechnete Temperaturprofil wurde mit der Hitzepräzipitation einer Green Fluorescent Protein enthaltenden Homogenats verglichen. Die Stabilität des Green Fluorescent Proteins gegenüber der Hitzebehandlung wurde im kleinen, sowie im großen Maßstab untersucht. Die Hitzepräzipitation wurde zuerst im kleinen Maßstab durchgeführt und dann auf 50 kg Homogenat vergrößert. Um das optimale Ausgangsmaterial zu erhalten, wurde der Homogenisationsschritt hinsichtlich Aufschlussgrad, Viskosität und Größe der Zellbruchstücke untersucht. Auch die auf die Hitzepräzipitation folgenden Aufarbeitungsschritte wurden untersucht. Dazu zählten die Abtrennung des Präzipitats, Tiefen- und Sterilfiltration des Überstands im kleinen und großen Maßstab, Ultra- und Diafiltration und Chromatographie (Capture Schritt mit Anionentauscher) Es konnte gezeigt werden, dass der Hitzepräzipitationsschritt den Aufarbeitungsprozess signifikant verbesserte. Die Abtrennung des Hitzepräzipitats war effizienter. Dadurch wurde für die folgende Sterilfiltration eine geringere Filterfläche benötigt. Die Kapazität des Anionentauschergels CaptoQ war signifikant höher

Zusammenfassung (Englisch)

In this work the process of heat transfer in a stirred tank reactor equipped with a jacket was characterized on a basis of water as modelling fluid. Heat transfer was split up into the different resistances of the thermal boundary layers on the jacket and the vessel side. These individual resistances were calculated by published correlations to obtain the theoretical overall heat transfer coefficient. Moreover an overall heat transfer coefficient was determined in practical experiments. Theoretical calculation yielded an overall heat transfer coefficient of 370.0 W/m2K for heating and 283.6 W/m2K for cooling. Practical determination yielded an overall heat transfer coefficient of 445.7 W/m2K for heating and 326.2 W/m2K for cooling. The determined overall heat transfer coefficient was then used to model the heat precipitation process of a recombinant protein solution. The temperature profile prediction was compared to the actual heat precipitation of green fluorescent protein containing homogenate and the stability of green fluorescent protein to the heat treatment was assessed in small and large scale experiments. Heat precipitation was investigated in small scale and was then scaled up to 50 kg homogenate. In order to provide the best material for heat precipitation, homogenization was investigated in detail with respect to release of green fluorescent protein, viscosity and cell debris particle size. Also the downstream steps after heat precipitation were investigated. These include separation of precipitate, depth and sterile filtration of supernatant in small scale and scale up, ultrafiltration and diafiltration, chromatography capture step (anionic exchange chromatography). It could be shown, that the heat precipitation significantly improved the process. The separation of heat precipitate was shown to be more efficient. The obtained supernatant required less filter area for sterile filtration. The capacity on the anion exchanger CaptoQ was significantly higher