Verfahrensentwicklung zur mikrobiellen Herstellung von Erythrit

In dieser Arbeit wird die fermentative Herstellung des Zuckeralkohols Erythrit mit einer osmophilen Hefe untersucht. Es wurden Informationen über das Herstellverfahren gesammelt, die fermentative Herstellung etabliert und ein industrieller Herstellweg vorgeschlagen. Mit Rücksicht auf die Situation der Zuckerindustrie wurden Substrate verwandt, die bei der Zuckerherstellung anfallen und auf ihre Eignung untersucht. Darauf hin wurde ein Verfahrensablauf vorgeschlagen und eine Ermittlung der Herstellkosten durchgeführt. Untersucht wurden Vor- und Nebenprodukte der Zuckerherstellung als Alternativsubstrate zu Saccharose. Keines dieser Substrate konnte eine ähnliche Leistung wie Saccharose erbringen. Der Einsatz von unterschiedlichen Cosubstraten aus der Landwirtschaft zeigte, dass ein spezieller Hefeextrakt (Merck) sowie Kartoffelrestfruchtwasser als Substrate in Frage kommen. Bei der Verwendung von Hefeextrakt (Merck) konnte eine Verbesserung des Prozesses durch den teilweisen Ersatz des Stickstoffes durch eine anorganische Stickstoffquelle erreicht werden. Um eine Aussage über eine Substrat-/Produkthemmung oder-limitierung treffen zu können wurden Untersuchungen hierzu durchgeführt. Aus den Versuchen wurde die maximal erreichbare Erythritkonzentration ermittelt. Eine Kultivierungsstrategie wurde erarbeitet und umgesetzt. Die Nebenprodukte Glycerin, Ethanol und Ribit wurden auf Hemmwirkung hin untersucht. Glycerin zeigt keinen hinderlichen Einfluss auf die Produktbildung. Ribit ist bereits in geringen Mengen hinderlich für die Produktbildung. Der anfängliche pH-Wert hat Einfluss auf die Produktbildung. Ein konstanter pH-Wert ist für die Produktbildung nicht nötig. Der Einfluss des Sauerstoffpartialdrucks (pO2) wurde untersucht. Zu viel pO2 führt zu reiner Biomassebildung, zu wenig pO2 zur Gärung. Es wurden ein Verfahrensschema und ein Berechnungsmodell geschaffen, mit denen die Herstellkosten unter Variation nahezu aller Parameter berechnet werden können.