Simultane enzymatische Hydrolyse und Fermentation (SSF) im Bioreaktor

Die Ethanolproduktion aus lignocellulosehaltigem Ausgangsmaterial (z.B. Holz) ist ein Prozess in zwei Phasen: Die enzymatische Hydrolyse zur Freisetzung des Zuckers, anschliessend folgt die eigentliche Fermentation. Um bei dieser Anwendung Zeit zu sparen und die Anschaffung zweier Geräte zu vermeiden, ist es sinnvoll, beide Prozessschritte in einem System zu einer so genannten SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation) zu kombinieren.

Optimale Durchmischung verschiedener Substrate

Ein Bioreaktor für SSF benötigt einen starken Antrieb. Nur damit können sowohl stark viskose Substrate mit hohem Trockengehalt als auch die verflüssigte Form nach der Hydrolyse optimal durchmischt werden. Da die Mischeigenschaften von Feststoffen sehr unterschiedlich sein können, stehen zudem verschiedene Rührer zur Auswahl.

Temperaturregelung bei sensiblen feststoffhaltigen Medien

Feststoffhaltige Substrate haben im Vergleich zu Flüssigkeiten einen geringeren Wärmetransfer. Eine zweifache, präzise Temperaturkontrolle sowohl im Substrat als auch im Doppelmantel des Kessels gewährleistet eine optimale Temperierung während des gesamten Bioprozesses. Dadurch wird ein Überhitzen der Gefässinnenwand vermieden und die Enzyme bleiben unbeschädigt.

Grosse Ports für einfache Substratzugabe

Die Zugabe von Feststoffen in für Flüssigkeiten ausgelegte Bioreaktoren kann mitunter schwierig sein. Ein Bioreaktor für SSF hat deshalb einen besonders grossen Port, um Feststoffe einfach in das Kulturgefäss zu füllen.

Analyse des Hydrolyseverlaufs

Der Bioreaktor zeichnet das Motordrehmoment in Echtzeit auf und lässt dadurch Rückschlüsse auf die Viskosität des Kulturmediums und somit den Verlauf der Hydrolyse zu. Während die Viskosität des feststoffhaltigen Substrats anfangs noch hoch ist, nimmt diese durch die enzymatische Hydrolyse fortlaufend ab bis das Medium flüssig ist. So kann beispielsweise der optimale Zeitpunkt zur Zugabe der Hefe und Start der Fermentation ermittelt werden.

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