Institut für Bio- und LebensmitteltechnikLebensmittelverfahrenstechnik

Optimierung einer Versuchsanlage zur Untersuchung von Strukturveränderungen beim Zellaufschluss

Hintergrund

Enzyme nden heute in vielen verschiedenen Gebieten Anwendung. Sie konnen beispielsweise
bei der Lebensmittelherstellung die Haltbarkeit oder die Textur positiv beeinussen. Sie werden auerdem bei der Herstellung von lactosefreier Milch, Kaseprodukten
oder Margarinen eingesetzt. Enzyme verbessern die Umwelteigenschaften und die Reinigungsleistung
von Wasch- und Reinigungsmitteln. Zudem werden sie zur ezienten
Katalyse von chemischen Reaktionen verwendet.
Intrazellulare Enzyme werden unter anderem uber den Zellaufschluss im Hochdruckhomogenisator
(HDH) gewonnen. Die Enzyme sind im Prozess verschiedenen Belastungen
ausgesetzt. Neben Dehnung und Scherung treten auch turbulente Krafte und
Kavitation auf. Die Kavitation kann durch Anlegen eines Gegendrucks im Prozess
gezielt beein
usst werden. Durch die auftretenden Belastungen kommt es zu Strukturver
anderungen der nativen Form der Enzyme, sodass ein Gemisch der nativen,
denaturierten und aggregierten Form vorliegt. Zur Verbesserung des Prozesses und
zur Steigerung der Ausbeute an ungeschadigtem Enzym ist eine Untersuchung der
Strukturveranderungen und dem einhergehenden Aktivitatsverlust in Abhangigkeit der
Prozessparameter notwendig.

Deine Arbeit

Zur gezielten Einstellung verschiedener Kavitationsformen im Prozess wird der Gegendruck
in der Versuchsanlage zur Zeit mit Hilfe eines Nadelventils eingestellt. Aufgrund
der Bauform des Ventils ist davon auszugehen, dass die auftretenden Belastungen im
Nadelventil die zu untersuchenden Belastungen im HDH-Prozess uberlagern und so die
Versuchsergebnisse verfalschen. Deshalb soll die Anlage im ersten Schritt optimiert
werden, indem das Nadelventil durch einen moglichst scherungs- und kavitationsfreien
Druckminderer ersetzt wird. Deine Aufgabe ist es eine kreative Losung zu nden und
diese in die Anlage zu integrieren. Im Anschluss sollen die beiden Bauteile anhand des
auftretenden Aktivitatsverlustes des Enzyms Lipase verglichen werden. Die auftretende
Kavitation im Prozess soll abschlieend mit einer etablierten Methode charakterisiert
werden.
Bei Interesse an der Arbeit melde dich gerne bei mir per Mail (eva.ruetten∂kit.edu).
Wir konnen dann einen Termin ausmachen, um eventuelle Fragen zu klaren und deine
genaue Aufgabenstellung zu besprechen.