h1

000976227 001__ 976227
000976227 005__ 20240126103021.0
000976227 0247_ $$2HBZ$$aHT030626361
000976227 0247_ $$2Laufende Nummer$$a42843
000976227 0247_ $$2datacite_doi$$a10.18154/RWTH-2024-00089
000976227 037__ $$aRWTH-2024-00089
000976227 041__ $$aEnglish
000976227 082__ $$a620
000976227 1001_ $$0P:(DE-588)1315547511$$aDinger, Robert Martin$$b0$$urwth
000976227 245__ $$aOptode-based online monitoring technologies for aerobic fermentations in orbitally shaken bioreactors$$cvorgelegt von Robert Martin Dinger$$honline
000976227 246_3 $$aOptodenbasierte online Monitoring Technologien für aerobe Fermentationen in orbital geschüttelten Bioreaktoren$$yGerman
000976227 260__ $$aAachen$$bRWTH Aachen University$$c2023
000976227 260__ $$c2024
000976227 300__ $$a1 Online-Ressource : Illustrationen
000976227 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis
000976227 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
000976227 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS
000976227 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis
000976227 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
000976227 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
000976227 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2023$$gFak04$$o2023-11-29
000976227 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2024
000976227 5203_ $$aZwei der wichtigsten online überwachten Parameter in Fermentationen sind die Sauerstoff- und die Kohlendioxidtransferrate (OTR und CTR). Die OTR- und CTR-Überwachung ermöglicht eine schnelle Charakterisierung von Bioprozessen und die Übertragung des Prozesses auf größere Maßstäbe. Insbesondere 96-deepwell Mikrotiterplatten (MTP) werden für Hochdurchsatz-Experimente in der Bioprozessentwicklung eingesetzt. Ein Gerät zur Überwachung von OTR und CTR in 96-deepwell MTP ist jedoch noch nicht verfügbar. Zur Bestimmung von OTR und CTR ist die Messung der Gasphase in den Wells einer MTP erforderlich. Daher wurde ein neues Micro(μ)-Scale Transfer Rate Online Measurement-Messgerät (μTOM) entwickelt. Neuartige optische O2 und CO2-Sensoren wurden in das μTOM-Gerät integriert. Durch den Einbau von 48 CO2- und 48 O2-Sensoren ermöglicht das 96-Well-Sensor-Layout des μTOM-Geräts die Berechnung von 48 Respirationsquotienten (RQs) in Kulturen mit Flüssigkeitsfüllvolumen von weniger als 1 mL. Das μTOM-Gerät ermöglichte die erstmalige parallele Überwachung von OTR, CTR und RQ in einer MTP während der Kultivierung von Hansenula polymorpha und E. coli BL21(DE3). Die Auswertung der RQs ermöglichte online eine Unterscheidung zwischen Sauerstoff-unlimitiertem Wachstum von H. polymorpha auf Glucose und der Akkumulation bzw. dem Verbrauch von Ethanol. Darüber hinaus wurde der RQ verwendet, um den sequenziellen Verbrauch von Glucose und Glycerin durch E. coli BL21(DE3) in Wilms-MOPS-Autoinduktionsmedium zu identifizieren. Ein weiterer Parameter, der geschüttelte Kultivierungen erheblich beeinflusst, ist der Leistungseintrag. Der Leistungseintrag in flüssigen Kultivierungsmedien resultiert in Wärmeentwicklung. Es wird allgemein angenommen, dass der Wärmeverlust durch die Glaswände von Schüttelkolben genügt, um eine konstante Temperatur des flüssigen Mediums während der gesamten Kultivierung zu gewährleisten. Diese Annahme wurde mit neuartigen kugelförmigen mobilen Sensoren (Sens-o-Spheres, amensio GmbH) und optischen Sensorspots (TPSP5, PyroScience GmbH) untersucht. Die Sensoren zeigten einen Anstieg der Flüssigkeitstemperatur um bis zu 0,8 K in geschüttelten Glycerinlösungen mit dynamischen Viskositäten von 10 bis 193 mPa·s. Außerdem führte die Stoffwechselaktivität von H. polymorpha zu einem Temperaturanstieg von 0,3 K. Daraus lässt sich schließen, dass die erzeugte hydromechanische und biologische Wärme den Wärmeverlust durch die Glaswände übersteigt.$$lger
000976227 520__ $$aTwo of the most essential online monitored parameters in fermentations are the oxygen and the carbon dioxide transfer rate (OTR and CTR). OTR and CTR-monitoring allow fast characterization of bioprocesses and process transfer to larger scales. Especially, 96-deepwell MTP are used for high-throughput-experiments during early-stage bioprocess development. However, a device for OTR and CTR monitoring in 96-deepwell microtiter plates (MTPs) is still not available. To determine OTR and CTR, the measurement of the gas composition in each well of a MTP is necessary. Therefore, a new micro(μ)-scale Transfer rate Online Measurement device (μTOM) was developed. Novel O2 and CO2-sensitive fluorescent sensors were integrated into the μTOM-device to determine the carbon dioxide transfer rate (CTR) of individual wells. By including 48 CO2 and 48 O2 sensors, the 96-well sensor layout of the μTOM allows for the calculation of 48 respiration quotients (RQs) in cultures with a liquid filling volume below 1 mL. The first-ever parallel monitoring of the OTR, CTR and RQ in one MTP during cultivations Hansenula polymorpha and E. coli BL21(DE3) are presented. The interpretation of the RQ allowed distinguishing between the oxygen-unlimited growth of H. polymorpha on glucose as well as the accumulation and consumption of ethanol. Furthermore, the RQ was used to identify the sequential consumption of glucose and glycerol by E. coli BL21(DE3) in Wilms-MOPS autoinduction medium.Another parameter significantly influencing culture performance is the power consumption. Power consumption in liquid cultivation media results in heat generation. It is widely considered that the heat loss through the glass walls of shake flasks is sufficient to ensure a constant temperature of the liquid medium throughout cultivations. This longstanding assumption was investigated using novel spherical mobile sensors (Sens-o-Spheres, amensio GmbH) and luminescence-based sensor spots (TPSP5, PyroScience GmbH). Both sensors revealed a significant increase in fluid temperature of up to 0.8 K in shaken glycerol solutions with dynamic viscosities ranging from 10 to 193 mPa·s. Furthermore, the metabolic activity of H. polymorpha resulted in a temperature increase of 0.3 K. In conclusion, the generated hydromechanical and biological heat exceeded the heat loss through the glass walls.$$leng
000976227 536__ $$0G:(BMBF)-031B0102A$$aBMBF-031B0102A - KMU-innovativ-17: µRAMOS - Entwicklung einer Anlage zur Well-aufgelösten Bestimmung der Atmungsaktivität von Mikroorganismen und Zellkulturen in Mikrotiterplatten; TP A (-031B0102A)$$c-031B0102A$$x0
000976227 588__ $$aDataset connected to Lobid/HBZ
000976227 591__ $$aGermany
000976227 653_7 $$acarbon dioxide transfer rate
000976227 653_7 $$aheat transfer coefficient
000976227 653_7 $$ahigh-throughput
000976227 653_7 $$amicrotiter plate
000976227 653_7 $$aoxygen transfer rate
000976227 653_7 $$apower consumption
000976227 653_7 $$aprocess monitoring
000976227 653_7 $$arespiration activity
000976227 653_7 $$atemperature monitoring
000976227 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00545$$aBüchs, Jochen$$b1$$eThesis advisor$$urwth
000976227 7001_ $$aMayr, Torsten$$b2$$eThesis advisor
000976227 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/976227/files/976227.pdf$$yOpenAccess
000976227 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/976227/files/976227_source.docx$$yRestricted
000976227 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:976227$$pdnbdelivery$$pdriver$$pVDB$$popen_access$$popenaire
000976227 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess
000976227 9141_ $$y2023
000976227 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-588)1315547511$$aRWTH Aachen$$b0$$kRWTH
000976227 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM00545$$aRWTH Aachen$$b1$$kRWTH
000976227 9201_ $$0I:(DE-82)416510_20140620$$k416510$$lLehrstuhl für Bioverfahrenstechnik$$x0
000976227 961__ $$c2024-01-25T14:52:40.339555$$x2024-01-03T11:14:41.803782$$z2024-01-25T14:52:40.339555
000976227 9801_ $$aFullTexts
000976227 980__ $$aI:(DE-82)416510_20140620
000976227 980__ $$aUNRESTRICTED
000976227 980__ $$aVDB
000976227 980__ $$aphd