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Die enzymatische Biokatalyse ist eine neue Technologie, die bei der Herstellung chemischer Produkte Vorteile gegenüber der Chemokatalyse bietet. Die Bandbreite der für Biotransformationen verwendeten Enzyme ist gross und erstreckt sich auf praktisch alle Industriezweige, zu deren Produkten zählen Lebensmittel, Pharmazeutika, Textilien, Biokraftstoffe, Papier, Chemikalien und Haushaltsprodukte. Hersteller von chemikalienbasierten Produkten identifizieren Methoden und Technologien zur Verbesserung der Nachhaltigkeit. Die Einführung der „grünen Chemie“ in Forschung, Entwicklung und Fertigung ist in den meisten dieser Branchen zu einem wichtigen Teil der strategischen Ziele geworden, insbesondere in der Pharmaindustrie und bei Herstellern hochwertiger Chemikalien.
Biokatalysatorreaktions- oder Synthesemethoden müssen für unzählige Prozessparameterkonfigurationen optimiert werden, die die katalytische Effizienz des Enzyms maximieren, ohne unerwünschte oder schädliche Folgen zu haben. Zu den Biokatalyseparametern, die in diesem Review beschrieben werden, gehören:
- Auswahl und Konzentration von Puffer und Lösungsmittel
- Enzymauswahl, Chemie der Oberflächenimmobilisierung, Effizienz von Enzymsubstraten und Reaktordesign
- pH-Bedingungen und Management von Nebenprodukten wie schwachen Säuren oder Basen
- Screening der thermischen Leistung, die die Reaktionseffizienz begünstigen kann, jedoch ein Gleichgewicht mit der Enzymintegrität erfordert
- Kontrolle von Sauerstoff oder anderen gelösten Gasen, insbesondere bei bestimmten Enzymen
- Kontrolle der Zusammensetzung des Reaktor-Kopfraums
- Dosierpläne, die für das Scale-up von Prozessen geeignet modelliert wurden
- Mischstudien, Massentransfer- und Mehrphasenbedingungen
Die Fähigkeit, eine biokatalytische Reaktion zu steuern, Analysedaten in Echtzeit zu sammeln, diese Daten zu analysieren und die Ergebnisse aus der Ferne zu teilen, ist angesichts der Ressourcen- und Personalanforderungen der Industrie von entscheidender Bedeutung. Unternehmen und Wissenschaftler, die in datenintensive Experimente investieren, erhalten oder verbessern die Produktivität trotz strenger Arbeitsregeln und -beschränkungen.
Der Einsatz von Prozessanalysetechnologie (PAT), datenreicher Prozessentwicklung für Reaktionstechnik, Prozessautomatisierung, Partikelsystemcharakterisierung und Reaktionsanalyse ist für die erfolgreiche Verbreitung und das Scale-up der enzymatischen Katalyse in verschiedenen Branchen entscheidend. Das Ergebnis ist eine stetig wachsende Palette and Produkten, die mithilfe biokatalytischer Verfahren hergestellt werden.
Laden Sie das White Paper „Biokatalyse-PAT in der Prozessentwicklung“ herunter und erfahren Sie, wie PAT und Digitalisierung in der Forschung, Entwicklung und Herstellung von Biokatalyse- und Biotransformationsprozessen eine schnelle Identifizierung ungeeigneter Synthesewege, kinetische Messungen von Reaktionen sowie das Screening und die Kontrolle von Prozessparametern ermöglichen.
