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A synthetic medium for continuous culture of the S‐layer carrying Bacillus stearothermophilus PV 72 and studies on the influence of growth conditions on cell wall properties
Authors: Schuster Kurt Christian , Mayer Harald F. , Kieweg Richard , Hampel Werner A. , Sára Margit 
Published: December 2004

AbstractBacterial cell surface layers (S‐layers) which show a crystalline structure, defined pores, and a regular arrangement of functioal groups can be used for production of isoporous ultrafiltration membranes and as a matrix for immobilization of macromolecules. S‐layer‐carrying cell wall fragments from thermophilic Bacillaceae possess an extremely thin peptidoglycan‐containing layer with pores larger than those in the S‐layer lattice. Thus, they can directly be used for biotechnological applications, when an S‐layer protein pool is stored in the rigid cell wall layer which is released during cell wall preparation, forming an inner S‐layer. In the present study, a synthetic medium for Bacillus stearothermophilus PV 72 was developed by applying the pulse and shift technique with the aim to produce cell wall fragments with before‐mentioned properties by varying the growth conditions in condtinuous culture. The organism was grown at 57°C in a bioreactor with 1 L working volume equipped with exhaust gas analysis and connected to a PC‐based process control system. Biomass concentration was 2.2 g/L out of 8 g/L glucose at a dilution rate of 0.3 h−1, giving a biomass productivity of 0.66 g/L h. Although the organism was grown under different conditions, no change in peptidoglycan composition, extent of peptidoglycan crosslinking, and content of secondary cell wall polymers was observed. The amount of S‐layer protein pool stored in the rigid cell wall layer and the autolytic activity depended mainly on the specific growth rate. Cell wall fragments with properties required for ultrafiltration membrane production could be produced by parameter settings in continuous culture. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
Thermodynamic and kinetic parameters of lipase‐catalyzed ester hydrolysis in biphasic systems with varying organic solvents
Authors: van Tol J. Bert A. , Jongejan Jaap A. , Duine Johannis A. , Kierkels Hans G. T. , Geladé Erik F. T. , Mosterd Frank , van der Tweel Will J. J. , Kamphuis Johan 
Published: December 2004

AbstractKinetics of lipase‐catalyzed hydrolysis of esters were modeled using reactant activities for aqueous‐organic, biphasic systems. By using thermodynamic activities of the substrates in ordinary rate equations, the kinetic parameters were corrected for the contribution of substrate‐solvent interactions and a uniform quantification of the substrates for lipase attached to the interface can be achieved. The kinetic parameters, on the basis of their thermodynamic activities, should be constant in different systems, provided that the solvents do not interfere with the binding of the substrates to the enzyme nor affect the catalytic mechanism. Experimental and computational methods on how to obtain the thermodynamic activities of the substrates are presented. Initial rates were determined for Pseudomonas cepacia lipase (PcL)‐catalyzed hydrolysis of decyl chloroacetate in dynamic emulsions with various solvents. The thermodynamic equilibrium and corrected kinetic constants for this reaction appeared to be similar in various systems. The kinetics of PcL in an isooctane‐aqueous biphasic system could be adequately described with the rate equation for a ping‐pong mechanism. The observed inhibitory effect of decanol appeared to be a consequence of this mechanism, allowing the backreaction of the decanol with the chloroacetyl‐enzyme complex. The kinetic performance of PcL in systems with toluene, dibutyl ether, and methyl isobutyl ketone could be less well described. The possible causes for this and for the remaining differences in corrected kinetic parameters are discussed. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
Kinetics of phase separation for polyethylene glycol–phosphate two‐phase systems
Authors: Kaul A. , Pereira R. A. M. , Asenjo J. A. , Merchuk J. C. 
Published: December 2004

AbstractPhase separation times for polyethylene glycol (PEG)‐4000–phosphate aqueous two‐phase systems were studied, for small scale (5‐g) and large scale (1300‐g) systems, as a ‐function of the stability ratio. Profiles of dispersion height for both large and small scale systems were represented as a fraction of the initial height and were found to be independent of the geometrical dimensions of the separator. Furthermore, by plotting time as a fraction of the initial height the total time of separation can be calculated for a given height of system at a particular stability ratio. This generalization is important for the design of large scale aqueous two‐phase separators. Phase separation times were also found to be dependent on which of the phases is continuous. A characteristic change in phase separation time was also observed at the phase inversion point (i.e., where the dispersed phase changes to a continuous phase and vice versa) and this point tends toward higher volume ratios as the tie‐line length (TLL) is increased. Furthermore, the phase inversion point at each TLL corresponds to a fixed phosphate concentration. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
Protein A immunoaffinity hollow fiber membranes for immunoglobulin G purification: Experimental characterization
Authors: Charcosset Catherine , Su Zhiguo , Karoor Sujatha , Daun Gregor , Colton Clark K. 
Published: December 2004

AbstractImmunoaffinity adsorption is increasingly used for protein purification and medical applications. Synthetic membranes have advantages as support matrices in comparison to conventional bead supports because they are not compressible and they eliminate internal diffusion limitations. The goal of this study was to explore in detail the performance of microporous hollow fibers composed of modified polysulfone to which protein A was immobilized for adsorption of human IgG. The internal matrix was characterized by scanning electron microscopy. The binding equilibrium constant was measured using both static and dynamic methods. Break‐through curves up to ligand saturation were measured and used to study the effects of IgG concentration, presence of contaminant albumin, flow direction, flow mode, and especially filtrate flow rate and maximum IgG binding capacity. The highest binding capacities studied were comparable with that attainable with bead matrices. All of the breakthrough curves could be represented on a single figure when plotted versus the dimensionless relative throughput (the mass of IgG loaded on the membrane divided by the mass that would be bound when the entire fiber is in equilibrium with the feed concentration), and the effect of operating variables on the position and shape of the individual breakthrough curves could be understood in terms of a dimensional performance parameter (the product of membrane volume and maximum binding capacity divided by the filtrate flow rate). The best breakthrough curves were obtained with the highest values of the performance parameter. Based on the results, membranes as solid supports for immunoadsorption can be a useful alternative to the use of traditional columns for protein separations. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
Thermophilic biodegradation of BTEX by two Thermus Species
Authors: Chen Ching‐I , Taylor Robert T. 
Published: December 2004

AbstractTwo thermophilic bacteria, Thermus aquaticus ATCC 25104 and Thermus species ATCC 27978, were investigated for their abilities to degrade BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes). Thermus aquaticus and the Thermus sp. were grown in a nominal medium at 70°C and 60°C, respectively, and resting cell suspensions were used to study BTEX biodegradation at the same corresponding temperatures. The degradation of BTEX by these cell suspensions was measured in sealed serum bottles against controls that also displayed significant abiotic removals of BTEX under such high‐temperature conditions. For T. aquaticus at a suspension density of only 1.3 x 107 cells/mL and an aqueous total BTEX concentration of 2.04 mg/L (0.022 mM), benzene, toluene, ethylbenzene, m‐xylene, and an unresolved mixture of o‐and p‐xylenes were biodegraded by 10, 12, 18, 20, and 20%, respectively, after 45 days of incubation at 70°C. For the Thermus sp. at a suspension density of 1.1 x 107 cells/mL and an aqueous total BTEX concentration of 6.98 mg/L (0.079 mM), benzene, toluene, ethylbenzene, m‐xylene, and the unresolved mixture of o‐and p‐xylenes were biodegraded by 40, 35, 32, 33, and 33%, respectively, after 45 days of incubation at 60°C. Raising the BTEX concentrations lowered the extents of biodegradation. The biodegradations of both benzene and toluene were enhanced when T. aquaticus and the Thermus sp. were pregrown on catechol and o‐cresol, respectively, as carbon sources. Use of [U‐14C]benzene and [ring‐14C]toluene verified that a small fraction of these two compounds was metabolized within 7 days to water‐soluble products and CO2 by these nongrowing cell suspensions. Our investigation also revealed that the nominal medium can be simplified by eliminating the yeast extract and using a higher tryptone concentration (0.2%) without affecting the growth and BTEX degrading activities of these cells. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
A metabolic network stoichiometry analysis of microbial growth and product formation
Authors: van Gulik W. M. , Heijnen J. J. 
Published: December 2004

AbstractUsing available biochemical information, metabolic networks have been constructed to describe the biochemistry of growth of Saccharomyces cerevisiae and Candida utilis on a wide variety of carbon substrates. All networks contained only two fitted parameters, the P/O ratio and a maintenance coefficient. It is shown that with a growth‐associated maintenance coefficient, K, of 1.37 mol ATP/ C‐mol protein for both yeasts and P/O ratios of 1.20 and 1.53 for S. cerevisiae and C. utilis, respectively, measured biomass yields could be described accurately. A metabolic flux analysis of aerobic growth of S. cerevisiae on glucose/ethanol mixtures predicted five different metabolic flux regimes upon transition from 100% glucose to 100% ethanol. The metabolic network constructed for growth of S. cerevisiae on glucose was applied to perform a theoretical exercise on the overproduction of amino acids. It is shown that theoretical operational product yield values can be substantially lower than calculated maximum product yields. A practical case of lysine production was analyzed with respect to theoretical bottlenecks limiting product formation. Predictions of network‐derived irreversibility limits for Ysp (μ) functions were compared with literature data. The comparisons show that in real systems such irreversibility constraints may be of relevance. It is concluded that analysis of metabolic network stoichiometry is a useful tool to detect metabolic limits and to guide process intensification studies. © 1995 John Wiley & Sons, Inc.
Calix[n]bispyrrolylbenzenes: Synthesis, Characterization, and Preliminary Anion Binding Studies
Authors: Sessler Jonathan L. , An Deqiang , Cho Won‐Seob , Lynch Vincent , Marquez Manuel 
Published: December 2004

AbstractA series of novel calixpyrrole‐like macrocycles, calix[n]bis(pyrrol‐2‐yl)benzene (calix[n]BPBs, n=2–4) 9 a–11 a, have been synthesized by means of the TFA‐catalyzed condensation reaction of bis(pyrrol‐2‐yl)benzene 8 a with acetone. Calix[2]BPB 9 a represents an expanded version of calix[4]pyrrole in which two of the four meso bridges are replaced by benzene rings. By contrast, systems 10 a and 11 a, which bear great considerable to calixbipyrroles 2 and 3, represent higher homologues of the basic calix[n]BPB motif. Solution‐phase anion binding studies, carried out by means of 1H NMR spectroscopic titrations in [D2]dichloromethane and isothermal titration calorimetry (ITC) in 1,2‐dichloroethane, reveal that 9 a binds typical small anions with substantially higher affinities than 1, even though the same number of hydrogen bonding donor groups are found in both compounds. The basic building block for 9 a, benzene dipyrrole 8 a, also displays a higher affinity for anions than the building block for 1, dimethyldipyrromethane 16. Structural studies, carried out by single‐crystal X‐ray diffraction analyses, are consistent with the solution‐phase results and reveal that 9 a is able to stabilize complexes with chloride and nitrate in the solid state. Structures of the PF6− and NO3− complexes of 10 a were also solved as were those of the acetone adduct of 9 a and the ethyl acetate adduct of 11 a.
Der Gütegrad von Wärmeaustauschern
Authors: Glaser H. 
Published: December 2004

AbstractDie bisherigen Definitionen des Wirkungsgrades von Wärmeaustauschern konnten zwangsläufig nicht in jeder Hinsicht befriedigen. Es wird auch immer schwierig sein, einen Wirkungsgrabegriff auf energetischer Grundlage aufzustellen, solange der Wärmeaustauschapparat allein betrachtet wird, da sich Wärme‐ und Druckverluste jeweils verschieden auswirken. Daher sollte auch das Arbeitsverfahren, in das der Wärmeaustauscher eingeschaltet ist, mit in Betracht gezogen werden. Im folgenden wird gezeigt, daß sich dann ein auf energetischer Grundlage beruhender Gütegradbegriff schaffen läßt, der zwar von Fall zu Fall neu aufgestellt werden muß, dafür aber eine Reihe von Vorteilen für den Erzeuger und den Abnehmer von Wäreaustauschapparaten bietet.
Gleichspannungsverstärker mit hochohmigen Elektroden für pH‐Messungen
Authors: Lieneweg Fritz 
Published: December 2004

AbstractGleichspannungsverstärker mit hochohmigen Elektroden für pH‐Messungen müssen hinreichende Nullpunkts‐ und Empfindlichkeits‐Konstanz aufweisen sowie genügend große Eingangswiderstände besitzen. Außerdem darf die Anzeige bei Einbau der Elektroden in die Leitungen oder Behälter nicht gefälscht werden. Insbesondere werden die gegengekoppelten mehrstufigen Gleichspannungsverstärker mit mechanischer oder elektrischer Modulation der Gleichspannung besprochen; ein neuer Gleichspannungsverstärker mit elektrischer Modulation und Gegenkopplung wird beschrieben, der ohne Gleichrichterelemente unmittelbar am Netz angeschlossen werden kann.
Berechnung der relativen Flüchtigkeit aus den Siedetemperaturen zweier reiner Komponenten eines Stoffgemisches
Authors: Haldenwanger H. 
Published: December 2004

AbstractZur Berechnung der relativen Flüchtigkeit zweier Komponenten eines Gemisches werden einfache Formeln angegeben. Ihre Gültigkeit ist beschränkt auf Gemische aus normalen, ähnlichen Verbindungen im Bereich von 10–800 Torr. So wird die Berechnung von Gleichgewichtskurven normaler Gemische möglich, wie sie sich im Steinkohlenteer finden.
Anschauungen zum Mechanismus der Fischer‐Tropsch‐Synthese
Authors: Kölbel Herbert , Engelhardt Friedrich 
Published: December 2004

AbstractÁnstelle der Carbid‐Theorie von Franz Fischer, die einer experimentellen Prüfung nicht mehr standhält, wird als neue Arbeitshypothese die aktivierende Adsorption zur Diskussion gestellt. Eine einheitliche Betrachtungsweise sämtlicher Verfahren der CO‐Hydrierung wird erörtert.
Graphische Methode zur Bestimmung des Dampfverbrauches von Brüdenverdichtern
Authors: Petzold M. 
Published: December 2004

AbstractEs wird eine einfache graphische Methode auf Grund der von Flügel entwickelten Gleichungen beschrieben, mit der man den Dampfverbrauch von Dampfstrahl‐Brüdenverdichtern bei gegebenen Betriebsbedingungen ermitteln kann. Aus dem Dampfverbrauch läßt sich die errechbare Dampfersparnis bestimmen. Die Anwendungsgrenzen eines Brüdenverdichters werden angegeben. An Hand von Betriebswerten wird die Anwendungsmöglichkeit der graphischen Methode gezeigt. Auf die Verwendung des Dampfstrahl‐Brüdenverdichters für Strahlkältemaschinen wird kurz hingewiesen.
Die Leistungsfähigkeit von Umlaufapparaturen zur Bestimmung von Siede‐ und Dampfdruckdiagrammen binärer Flüssigkeitsgemische
Authors: Kortüm G. , Moegling D. , Woerner F. 
Published: December 2004

AbstractZur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Umlaufapparaturen wurde das Siedediagramm des Systems Wasser‐Dioxan mit nahe benachbarten Siedepunkten aufgenommen; die berechneten Aktivitätskoeffizienten wurden mit denen aus statischen Messungen verglichen. Außerdem wurden die Apparaturen mit dem System Benzol‐Anilin unter extremen Bedingungen geprüft, bei denen die Gleichgewichtseinstellung sehr erschwert ist. Mit der Othmer ‐ Apparatur mit Zusatzheizung und mit der Reinders ‐ Apparatur wurden unter bestimmten Vorsichtsmaßnahmen angenähert übereinstimmende Meßergebnisse auch bei extremen Bedingungen erhalten.
Chemie und Technik der Acetylen‐Druck‐Reaktionen (IV. Teil)
Authors: Reppe Walter 
Published: December 2004

AbstractIn dieser Fortsetzung1. Teil: diese Ztschr. 22, 273/83 [1950]. 2. Teil: 361/73; 3. Teil 437/42. Die Aufsatzreihe wird als Buch von etwa 130 Seiten Umfang zum Preise von ca. DM 8,— in Ganzleinen Ende 1950 erscheinen. Vorbestellungen an den Verlag Chemie GmbH., Weinheim (Bergstr.). (Bestellschein im Anzeigenteil).
behandelt der Verfasser abschließend als weiteres großtechnisches Verfahren der neuen Acetylenchemie die Herstellung des Butindiols aus Acetylen und Formaldehyd und gibt damit einen Einblick in die gewaltigen chemischen und technischen Probleme, die gelöst werden mußten. Diese Synthese, die nur ein Beispiel der Auswirkung der Äthinylierungsreaktionen darstellt, hat nicht nur eine große Anzahl wertvoller Zwischenprodukte erschlossen, sondern ist darüber hinaus die Basis eines neuen Butadien‐Verfahrens. Die maßgebliche Beteiligung des Verfassers an der Ausarbeitung des alten klassischen Vierstufenverfahrens zur Butadien‐Gewinnung trug wesentlich dazu bei, alle Schwierigkeiten bei der Entwicklung des neuen “Reppe‐Verfahrens für Butadien” vom Laboratorium bis zum großtechnischen Maßstab zu meistern und in kürzester Zeit eine nach diesem Verfahren arbeitende Großanlage in Ludwigshafen zu erstellen. Die Abhandlung zeigt zugleich, welche führende Rolle der ehemaligen I. G. Farbenindustrie an der Entwicklung des Butadien‐Kautschuks zukommt, und welchen bedeutenden Beitrag das Werk Ludwigshafen in chemischer und technischer Hinsicht geleistet hat.
Bestimmung des in Wasser gelösten Sauerstoffes mit o‐Tolidin
Authors: Splittgerber A. , Müller K. R. , Ulrich E. , Reling E. 
Published: December 2004

AbstractDie zur Zeit bekannten mit o‐Tolidin arbeitenden Bestimmungsmethoden für in Wasser gelösten Sauerstoff werden kritisch betrachtet. An Hand von Vergleichsbestimmungen nach Winkler wird die Genauigkeit überprüft und daraus die Brauchbarkeit für die Wasseranalyse abgeleitet.
Graphitwärmeaustauscher
Authors: Söhngen R. 
Published: December 2004

AbstractBei Wärmeaustauschern für korrodierende Medien mit relativ hohen Wärmeübergangswerten, wie diese bei der Verdampfung, Kondensation oder bei strömenden Flüssigkeiten auftreten, muß auch ein Werkstoff von hoher Wärmeleitzahl verwendet werden, damit wirtschaftlich vertretbare Einheiten gebaut werden können. Scheiden dafür aus korrosionstechnischen Gründen die üblichen Metalle und Legierungen aus, dann lassen sich innerhalb eines gewissen Druck‐ und Temperaturbereichs nun mit dem gas‐ und flüssigkeitsdicht imprägnierten Graphit Wärmeaustauscher hoher Flächenleistung bauen.
Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser durch Ausfrieren
Authors: Steinbach A. 
Published: December 2004

AbstractEs werden drei Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser beschrieben. Das Ausfrieren in Blockzellen mit und ohne Luftbewegung befriedigt nicht. Das Ringzellenverfahren mit temperiertem Schleudern und Abdecken sowie das Rührgefrierverfahren mit Schleudern und Abdecken ergeben befriedigende Salzkonzentrationen von 0,14%, was für Trinkwasserzwecke geeignet ist.
Warmverformen von Rohren aus Plexiglas in der chemischen Industrie
Authors: Schmidbauer Hans 
Published: December 2004

AbstractIm folgenden wird vor allem das Warmverformen von Rohren und Rohrverbindungen aus Plexiglas besprochen. Bewährte Anwendungsbeispiele von Plexiglas in der chemischen Industrie werden gezeigt.
Zerkleinerung von Weichstoffen in der Lebensmittelverarbeitung
Authors: Mialki Werner 
Published: December 2004

AbstractDie Struktur der pflanzlichen und tierischen Ausgangsstoffe ist bestimmend für die Zerkleinerungsverfahren. An einigen Beispielen werden die Wirkungen besprochen, die der Zerkleinerungsvorgang auf die Zerkleinerungsstoffe ausübt. Nur eine eingehende Kenntnis dieser Zusammenhänge kann das Auffinden der besten Verfahren, von denen wir heute offenbar noch weit entfernt sind, ermöglichen.
Direkt anzeigendes pH‐Meßgerät mit stoßfester Glaselektrode geringen Alkalifehlers für Meßlösungstemperaturen bis 100 °C
Authors: Kuntze Arthur 
Published: December 2004

AbstractBei unmittelbarer Anzeige des pH‐Wertes durch einen Spannungsmesser werden an diesen zwei Anforderungen gestellt; er muß hohe Eingangswiderstände aufweisen und das sonst bei Glaselektroden übliche Asymmetriepotential ausschalten. Bei dem im folgenden beschriebenen Gerät wird beides durch Spezialschaltungen erreicht, die mit Elektronenröhren arbeiten. Die Empfindlichkeits‐ und Nullpunktskonstanz des Gerätes ist gut.
Versuchs‐ und Betriebsergebnisse mit Hydrozyklonen
Authors: Krijgsman C. 
Published: December 2004

AbstractEs werden Betriebs‐ und Laboratoriumswerte für Hydrozyklone als Eindicker in der Stärkeindustrie, als Klassierer in hochviscosen Flüssigkeiten und als Waschapparate in der Erzaufbereitung mitgeteilt.
Bauarten von Hochdruck‐Hohlkörpern in Mehrteil‐, insbesondere Mehrlagen‐Konstruktion
Authors: Class J. , Maier A. F. 
Published: December 2004

AbstractDie Anforderungen an kalt‐ und warmgehende Hohlkörper zur Aufnahme hoher Innendrucke für industrielle Anlagen sind in den letzten Jahrzehnten hinsichtlich der Höhe der Drucke und der Abmessungen ständig gestiegen. Während lange Zeit der Vollwandkörper das Feld beherrschte, bahnte sich bereits schon vor dem Kriege die Entwicklung von aus Teilen zusammengesetzten Hochdruck‐Hohlkörpern an. Besondere Bedeutung gewann der aus mehreren Lagen geschichtete Hohlkörper. In Deutschland wurde der Mehrlagenkörper vorzugsweise als Wickelkörper ausgeführt; diese Bauart hat sich in mancherlei Hinsicht als vorteilhaft erwiesen. Der nachstehende Aufsatz berichtet über die geschichtliche Entwicklung sowie die verschiedenen Aiten der Mehrteilbauweise und behandelt wichtige Fragen der Festigkeit und Sicherheit.
Leistungsfähiger Keten‐Generator für Laboratoriumszwecke
Authors: Quadbeck Günter 
Published: December 2004

AbstractEs wird über Verbesserungen an Keten‐Erzeugern für Laboratoriumszwecke berichtet, deren Leistungsfähigkeit durch Verwendung eines Chromnickel‐Widerstandsdrahtes als Heizelement und Einhaltung einer optimalen Stromstärke während der Betriebszeit erhöht wird.
Einfache Methode zur Spannungskonstanthaltung von Colorimeter‐ und Photometer‐Lichtquellen
Authors: Kahovec L. , Treiber E. 
Published: December 2004

AbstractZur Stabilisation der Spannung an Colorimeter‐ bzw. Photometerlampen werden einfache Schaltungen angegeben, welche neben einem Eisenwasserstoff Widerstand noch Widerstände mit negativer Charakteristik (z. B. Kohlenfadenlampen) parallel zur Glühlampe enthalten; dadurch wird die Regelwirkung der Anordnung wesentlich verbessert.
Die „reversible”︁ Adsorption als Mittel zur Vorreinigung und Zerlegung von Gasgemischen
Authors: Kahle Heinrich 
Published: December 2004

AbstractAn Hand von Diagrammen und schematischen Ausführungsbeispielen werden Grundlagen sowie apparative und verfahrensmäßige Voraussefzungen für eine annähernd reversible Gasreinigung und Trennung durch Adsorption zwecks extremer Reinigung des behandelten Gases erläutert. Die Voraussetzungen sind: Kombination von Adsorbern mit Wärmeaustauschern an beiden Enden des Adsorbers, Be‐ und Entladungsbegrenzung des Adsorbers sowie Gegenstromentladung mit adsorbatfreien Spülgasen.