Miniaturisierte Rührreaktoren zur enzymatischen Hydrolyse von suspendierten Pflanzenmaterialien

Peter Riedlberger, Dissertation Technische Universität München, 2012

Zahlreiche experimentelle Untersuchungen sind zur Entwicklung effizienter Verfahren für die enzymatische Hydrolyse von Pflanzenmaterialien notwendig. Zur Homogenisierung feststoffhaltiger Suspensionen wurde daher ein neues Rührorgan für parallele Rührreaktoren im Millilitermaßstab gestaltet und verfahrenstechnisch charakterisiert. Eine direkte Maßstabsübertragung vom 48-fach parallelen Millilitermaßstab konnte bei Einstellung vergleichbarer Durchmischungskennzahlen erreicht werden. Dies wurde am Beispiel enzymatischer Hydrolysen von mikrokristalliner Cellulose, Weizenstroh- und Maisspindelgranulat mit Feststoffanteilen bis zu 20 % und Partikelgrößen von mehreren Millimetern gezeigt. Durch Optimierung der Reaktionsbedingungen im Parallelansatz konnten beispielhaft aus alkalisch vorbehandeltem Maisspindelgranulat 40 % (w/w) als Glucose und 30 % (w/w) als Xylose in 24 h freigesetzt werden. Mit über 120 g/L gelöstem Zucker konnte damit eine Voraussetzung zur weiteren fermentativen Nutzung der hydrolisierten Pflanzenbiomasse erfüllt werden.

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Publikationen

• Riedlberger P, Brüning S, Weuster-Botz D (2013): Characterization of stirrers for screening studies of enzymatic biomass hydrolyses on a milliliter-scale. Bioproc Biosys Eng 36: 927-935.
• Riedlberger P, Weuster-Botz D (2012): New miniature stirred-tank bioreactors for parallel study of enzymatic biomass hydrolysis. Bioresource Technol 106: 138-146.