Die Crossflow-Mikrofiltration ist ein modernes Verfahren zur Aufarbeitung von Fermenterbriihen. Bei intrazellularen Inhaltsstoffen konnen die Zellen mit Hilfe dieser Technik vor dem AufschluB angereichert werden. Im Falle von extrazellularen Wertstoffen ist es moglich, diese durch die Mikrofiltrations-Membran von den Zellen sowie von den Feststoffen aus dem Nahrmedium abzutrennen. Die Vorgehensweise bei der Isolierung geloster Wertstoffe mittels der Crossflow-Mikrofiltration wird am Beispiel der alkalischen Protease beschrieben, wobei insbesondere die Abhangigkeiten des Permeatflusses und der Retention vom Membranmaterial, der mittleren PorengroBe der Membran, den Betriebsbedingungen, den physikalischen Daten der Fermenterbriihe und vom Feststoffzusatz diskutiert und quantifiziert werden.
1 Einleitung
In der Biotechnologie existieren fiir die Membran-Mikrofiltration drei Anwendungsmoglichkeiten. Zu ihnen gehort die Steril-oder Klarfiltration, die meist uber in Filterpatronen angeordnete Membranen erfolgt. Diese Variante der Mikrofiltration dient der Abtrennung von Bakterien sowie anderer Kontaminationen aus ansonsten feststofffreien Flussigkeiten oder Gasen. Der Feststoffgehalt sollte unter 0,l Gew.-% liegen, um eine ausreichende Standzeit des Filters zu gewahrleisten. Sterilfiltrationen gehoren in der Lebensmittel-sowie in der Biotechnologie zu den Standardprozessen und sollen daher nicht naher erlautert werden. Die beiden anderen Anwendungen beruhen wegen der hohen Feststoffanteile (bis ca. 15%) der Kulturbruhe auf der Querstrom (Crossflow)-Technik und sind Bestandteil der Aufarbeitungsverfahren. Bei intrazellularen Wertstoffen konnen die Zellen angereichert werden, bevor der AufschluB durch Mahlung in Glasperlenmuhlen oder im Homogenisator erfolgt .
Dieses Gebiet wurde kiirzlich ausfiihrlich dargestellt [ 13. Weiterhin kann die Membran-Mikrofiltration in der Biotechnologie zur Abtrennung der extrazellularen Wertstoffe von den Zellen sowie von anderen Feststoffen eingesetzt werden. Die Leistungsfahigkeit dieser bisher wenig untersuchten Trennmethode wird nachfolgend erlautert.
2 lsolierung von extrazellularen Wertstoffen aus Kulturbruhen
Den ersten Schritt zur Isolierung biotechnologisch hergestellter, in der Kulturbriihe geloster Wertstoffe stellt die Abtrennung dieser Substanzen von den Zellen, Zellbruchstucken und von anderen, aus dem Nahrmedium stammenden Feststoffen dar. In der Praxis erweist sich dieser Schritt als schwierig, weil die Bakterienzellen rnit einer GroBe von ca. 0,2 bis 5 pm [2] * Vortrag von W. Rahse auf der Arbeitstagung ,,Technische Membranen in der Biotechnologie", 2./3. Mai 1985, Gesellschaft fur Biotechnologische Forschung (GBF), Braunschweig.