As
an exemplary case study of enzymatically catalyzed liquid–liquid–solid
systems, the enzymatic hydrolysis of methyl octanoate using immobilized Candida antarctica lipase B as catalyst was studied.
The reaction system included two liquid phases (aqueous and organic)
and the solid catalyst phase. Experiments were performed in a new
laboratory packed-bed reactor arrangement with continuous liquid–liquid
phase separation. The assembly allowed two operation modes in which
either the organic phase (singular phase flow) or an emulsion (biphasic
flow) was circulated through the packed bed. The previously published
mathematical model was modified and extended. When the model was parameterized
on the basis of biphasic flow experiments, the model could subsequently
be used to analyze the singular phase flow experiments. A comparison
of both operation modes was performed, and for the first time the
influence of the packed-bed flow rate in singular phase flow mode
on the reaction course was investigated.
Dynamische Simulationen gewinnen an Bedeutung zur Unterstützung von Sicherheitsanalysen, da sie es erlauben, nichtlineare dynamische Zusammenhänge auch über die Grenzen individueller Apparate oder Prozesseinheiten hinweg transparent zu machen und die Effektivität von Gegenmaßnahmen zu quantifizieren. Sie leisten einen Beitrag zum Design wirksamer Absicherungskonzepte und helfen so, übermäßig konservative Auslegungen zu vermeiden. Der ausreichende Geltungsbereich fluiddynamischer Modelle aus Programm-Bibliotheken ist zu validieren. Hier sind oft Modellerweiterungen nötig.
Die Hydrolyse von Methyloctanoat mittels immobilisierter Candida antarctica Lipase B wurde als beispielhaftes Referenzsystem aus dem Bereich der enzymatischen Flüssig‐Flüssig‐Fest‐Systeme betrachtet. Die experimentelle Untersuchung des Systems erfolgte in einem innovativen Kreislauffestbettreaktor mit kontinuierlicher Flüssig‐Flüssig‐Phasentrennung. Dieser Aufbau erlaubt sowohl einen zwei‐ als auch einen einphasigen Reaktorzulauf. Erstmals erfolgte die ganzheitliche experimentelle Untersuchung beider Betriebsweisen bei verschiedensten Betriebsbedingungen. Neben der Darstellung der experimentellen Ergebnisse werden die Grundzüge der mathematischen Modellierung des Prozesses gezeigt und eine Modellvalidierung vorgenommen.
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