Modellgestützte Verfahrensentwicklung

Die L-Glutaminsäure findet aufgrund der geschmacksverstärkenden Wirkung ihres Natriumsalzes, des Glutamats, hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie Verwendung. Mit einem jährlichen Produktionsvolumen von über 400000t zählt sie zu den wichtigsten biotechnologischen Produkten. Die verfahrenstechnische Optimierung des satzweisen Fermentationsprozesses, der zur industriellen Herstellung von L-Glutaminsäure bis heute ausschließlich genutzt wird, sowie die Suche nach ökonomisch vorteilhafteren Verfahrensalternativen sind daher von großem wirtschaftlichen Interesse. Die Entwicklung eines altersstrukturierten Populationsmodells stellt in der vorliegenden Arbeit den Ausgangspunkt für ein besseres Verständnis der Glutaminsäurefermentation dar. Die Biomasse läßt sich in wachsende und produzierende Zellen aufteilen. Das dynamische Wechselspiel der beiden Zelltypen unter dem Einfluß des Wachstumsfaktors Biotin und der Ausgangsstoffe der intrazellulären Glutamatproduktion, dem Ammonium und der Gl ukose, bestimmt die spezifischen Wachstums- und Produktionsraten der Kultur. Aufgrund der Fähigkeit des Modells, das dynamische Verhalten des Systems nachzubilden, ist es in der Lage, satzweise Fermentationen bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen mit einem einzigen Satz von Gleichungen und Parametern zu simulieren. Das Modell liefert einerseits neue Erkenntnisse zur Korrelation zwischen Substrataufnahme und Produktausschleusung für den eingesetzten Organismus Corynebacterium glutamicum und stellt andererseits notwendige Basisinformationen zur Umwandlung des Produktionsverfahrens in einen mehrstufigen kontinuierlichen Prozeß zur Verfügung.