ISBN 9783843918503

978-3-8439-1850-3, Reihe Verfahrenstechnik

Bianca Cornehl
Bruch von Proteinkristallen im mechanischen Trennprozess

205 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Bruch von Proteinkristallen in mechanischen Trennverfahren. Die Besonderheit von Proteinkristallen ist, dass diese im Vergleich zu konventionellen kristallinen Systemen schon bei geringen mechanischen Belastungen brechen können. In mechanischen Trennverfahren, wie der Filtration und der Zentrifugation, führt Kristallbruch zu einer schlechteren Abtrennbarkeit.

Es galt herauszufinden, inwieweit der Kristallbruch durch die Morphologie, die Abtrenngrößen bzw. Prozessbedingungen und durch das gewählte Abtrennverfahren an sich beeinflusst ist. Dadurch lassen sich insbesondere die Kristallisation und der Fest-Flüssig-Trennschritt aufeinander abstimmen. Anhand des Modellsystems Lysozym wurden die Einfüsse von Prozessbedingungen und Kristallmorphologie auf den Bruch und die Abtrennung untersucht. Zunächst wurde das grundlegende Bruchverhalten in Modellapparaturen zur Scher- und Druckbelastung untersucht. Weiter wurde die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Pilotanlagen, einer dynamischen Cross-Flow-Einheit und einer filtrierenden Vertikalzentrifuge, überprüft.

Wesentliche Erkenntnis der vorliegenden arbeit ist, dass Kristallbruch bei Proteinkristallen schon bei geringen Belastungen auftritt und einen Einfluss auf die Abtrennleistung hat. Dies steht im Gegensatz zu bisherigen Arbeiten mit konventionellen anorganischen und organischen Kristallen, die bei geringen Kristallgrößen und Belastungen Kristallbruch ausgeschlossen haben. Die entwickelten Modellapparaturen im kleinen Maßstab erlauben eine prinzipielle Einschätzung des Bruchs in Fest-FlüssigTrennapparaten. Dies ermöglicht schon im Entwicklungsstadium von beispielsweise pharmazeutisch aktiven Proteinen eine geeignete Auswahl der Kristallstruktur, wenn diese sich beeinflussen lässt, des Trennapparats und der geeigneten Prozessbedingungen.