Verallgemeinerte morphologische Modellierung aggregierender, filamentöser Mikroorganismen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heiko Briesen
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315384307

Filamentöse Mikroorganismen werden vielfach zur biotechnologischen Herstellung von Antibiotika, organischen Säuren und Proteinen eingesetzt. Es ist bekannt, dass die Prozessbedingungen, und hier vornehmlich die Hydrodynamik, die Morphologie von Mikroorganismen beeinflussen. Eine grobe morphologische Einteilung unterscheidet dispergierte Hyphen, Flocken und Pellets. Umgekehrt beeinflusst die auftretende Morphologie stark die Produktionsraten und damit die Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Mathematische Modelle können zu einem besseren Verständnis und letztlich zu einer Optimierung der Prozesse beitragen. Bisherige Modellierungsversuche betrachteten lediglich sehr spezifische Prozessbedingungen und basieren auf einer stark vereinfachten morphologischen Charakterisierung, die letztlich keine modellbasierte Optimierung erlauben. Ein zu entwickelndes, umfassendes Modell, das sowohl den strukturierten als auch den eigenschaftsverteilten Charakter des Systems wiedergibt, führt zwangsläufig auf mehrskalige, hochdimensionale Populationsbilanzmodellen mit vielen Herausforderungen. Ein solcher Modellierungszugang greift dabei aber nicht nur jüngere experimentelle Entwicklungen aus, sondern liefert darüber hinaus ein Rahmenwerk zukünftige Experimente durch die Einführung einer generischen morphologischen Beschreibung zu unterstützen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1934: Dispersitäts-, Struktur- und Phasenänderungen von Proteinen und biologischen Agglomeraten in biotechnologischen Prozessen