@phdthesis{Narra2013, author = {Narra, Satyanarayana}, title = {Processing and refinement of biogenous residues from agricultural, industrial and biotechnological processes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29558}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {The significance in the production of bio-based products is enhanced with the abundance and renewability of biogenous raw and residue materials in comparison to the depleting fossil fuels especially in producing environment friendly products and their applications in energy (CO2-neutral) as well as material applications. This work concentrates mainly on the production of bio-based products through innovative processing and refinement of biogenous residues originating from agricultural (cereal straws), industrial (lignin from black liquors) and biotechnological (biogas residues) processes. The innovative processing and refinement of the processes and their end-products solve the challenges which were not possible within the conventional processes. The innovative processes improve the cascading as well as sustainable utilization possibilities with a simultaneous value addition of the residues. Converting biogenous residues into a valuable end-product requires various preprocessing of the raw materials and are material specific (physical and chemical compositions). Agglomeration of theses residues is chosen as one of the main innovative processes making the handling of the products easier. Agglomeration in this work is carried out using press / densification processes in case of cereal straws, build-up processes in case of black liquors and encapsulation processes in case of biotechnological residues.}, subject = {Organischer Abfall; Nat{\"u}rliche Ressourcen; Reststoff; Recycling; Umweltvertr{\"a}gliches Produkt; Aufbereitung; Veredlung; Stoffumwandlung; Getreide Stroh; Lignin; G{\"a}rresten; Processing; Beneficiation; Refinement; Material transformation; Cereal straws; Lignin; Biogas residues}, language = {en} } @phdthesis{Loeffelholz2013, author = {L{\"o}ffelholz, Christian}, title = {CFD als Instrument zur bioverfahrenstechnischen Charakterisierung von single-use Bioreaktoren und zum Scale-up f{\"u}r Prozesse zur Etablierung und Produktion von Biotherapeutika}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29613}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Single-use Bioreaktoren sind im biopharmazeutischen Umfeld etabliert und werden heute vor allem im F\&E-Bereich sowie bei der klinischen Produktion von biopharmazeutischen Produkten eingesetzt. F{\"u}r die Herstellung solcher Produkte werden vielfach die single-use Bioreaktoren von Sartorius Stedim Biotech (UniVessel® SU und der BIOSTAT® STR) und Thermo Scientific (S.U.B.) genutzt, deren Eignung auf Basis ihrer Str{\"o}mungseigenschaften in dieser Arbeit diskutiert wird. Hierf{\"u}r wird sowohl eine grundlegende als auch eine erweiterte, {\"o}rtlich und zeitlich betrachtende verfahrenstechnische Charakterisierung durchgef{\"u}hrt. Die f{\"u}r Zellkulturbioreaktoren verfahrenstechnisch relevanten Parameter, wie der spezifische Leistungseintrag, die Mischzeit, der Sauerstoff{\"u}bergang werden durch etablierte, experimentelle Methoden bis zu einem Maßstab von 50 L bestimmt. Mittels der {\"o}rtlichen und zeitlich aufl{\"o}senden numerischen Str{\"o}mungsmechanik (engl.: Computational Fluid Dynamics, CFD) werden Prozessgr{\"o}ßen verglichen und detaillierte Str{\"o}mungsverl{\"a}ufe beschrieben. Die experimentelle Betrachtung des Str{\"o}mungsverhaltens und der Fluidgeschwindigkeiten sowie der Vergleich der experimentell und numerisch erhaltenen verfahrenstechnischen Parameter dienen der Validierung der CFD-Modelle bis zum 50 L Maßstab. Auf Basis der validierten CFD-Modelle erfolgt die numerische Bestimmung der verfahrenstechnischen Parameter f{\"u}r die unterschiedlichen single-use Bioreaktoren bis zu den jeweiligen maximalen Arbeitsvolumen von 1000 L (BIOSTAT® STR) bzw. 2000 L (S.U.B.). Aufgrund der verfahrenstechnischen Parameter sind die betrachteten single-use Kultivierungssysteme vergleichbar mit konventionellen Zellkulturbioreaktoren (aus Glas oder Edelstahl) und zeigen eine Skalierbarkeit auf. Eine detailliertere Betrachtung zur Maßstabs{\"u}bertragung basiert auf den Mischzeit und den mittleren, lokalen Schergradienten. Beide Parameter zeigen eine Abh{\"a}ngigkeit zur Reaktor- und R{\"u}hrergeometrie, zum spezifischen Leistungseintrag und zum Volumen, wodurch sich deren Bestimmung durch die Etablierung zweier Gleichungen f{\"u}r die aufgef{\"u}hrten single-use Bioreaktoren realisieren l{\"a}sst. Die numerisch erhaltenen verfahrenstechnischen Parameter werden schließlich f{\"u}r die Prozessauslegung und -entwicklung eines Modellprotein-Produktionsprozesses mit CHO-Zellen herangezogen. Das {\"u}blicherweise eingesetzte Kriterium einer Maßstabs{\"u}bertragung - der spezifische Leistungseintrag - zeigt dabei nur bedingt erfolgversprechende Ergebnisse f{\"u}r die Prozessauslegung auf. Hingegen werden mit den numerischen Mischzeiten und den mittleren, lokalen Schergradienten als Kriterien zur Maßstabs{\"u}bertragung wesentlich h{\"o}here maximale Lebendzelldichten erhalten. Zus{\"a}tzlich sind die gemessenen maximalen Lebendzellzahlen f{\"u}r die Labor- und Pilotmaßst{\"a}be reproduzierbar. Des Weiteren wird f{\"u}r die Prozessentwicklung die Quantit{\"a}t der Proteinexpression des biphasischen Produktionsprozesses (mit CHO XM 111-10 Zellen) herangezogen. Nach der Proteininduktion mittels eines etablierten single-use Crossflow-Verfahrens werden Proteinkonzentrationen bis 60 U/mL gemessen. Die aus den Produktionsprozessen gewonnenen Resultate lassen dabei auf die vorteilhafte Nutzung der single-use Bioreaktoren von Sartorius Stedim Biotech schließen und zeigen die M{\"o}glichkeit einer CFD-basierten Prozessauslegung auf. Die numerische Herangehensweise kann resultierend auch als Grundlage f{\"u}r weitere moderne Produktionsprozesse, wie beispielsweise f{\"u}r die Stammzellexpansionen, dienen.}, subject = {Bioreaktor; CHO-Zelle; Biopharmazie; Str{\"o}mungsmechanik; Numerisches Verfahren; Bioverfahrenstechnische Charakterisierung; CFD; CHO-Zellen; Single-use Bioreaktoren; Massstabs{\"u}bertragung; CFD; CHO cells; Engineering characterisation; Scale-up; Single-use bioreactors}, language = {de} }