TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roikaew, N. A1 - Ulber, Roland T1 - Nitratentfernung aus Molkekonzentrat mit biotechnologischer Regeneration der Abwässer JF - Deutsche Milchwirtschaft Y1 - 2007 SN - 0012-0480 VL - 58 IS - 15 SP - 540 EP - 542 ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roikaew, W. A1 - Ulber, Roland T1 - Nitrate removal from whey concentrate with biotechnological regeneration of the waste water JF - European dairy magazine : EDM Y1 - 2008 SN - 0936-6318 IS - 1 SP - 30 EP - 32 ER - TY - JOUR A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils A1 - Buchholz, H. A1 - Demmer, W. A1 - Scheper, T. T1 - Innovative Verfahren in der Molkeaufarbeitung zur Gewinnung neuer Produkte JF - Deutsche Milchwirtschaft Y1 - 2008 SN - 0012-0480 VL - 59 IS - 19 SP - 704 EP - 706 ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Stückmann, Henning A1 - Kroll, Stephen A1 - Winkelmann, Gunda A1 - Noack, Udo A1 - Scheper, Thomas A1 - Ulber, Roland T1 - A semi-quantitative dipstick assay for microcystin JF - Analytical and Bioanalytical Chemistry N2 - An immunochromatographic lateral flow dipstick assay for the fast detection of microcystin-LR was developed. Colloid gold particles with diameters of 40 nm were used as red-colored antibody labels for the visual detection of the antigen. The new dipstick sensor is capable of detecting down to 5 µg·l−1 (ppb; total inversion of the color signal) or 1 ppb (observation of color grading) of microcystin-LR. The course of the labeling reaction was observed via spectrometric wave shifts caused by the change of particle size during the binding of antibodies. Different stabilizing reagents showed that especially bovine serum albumin (BSA) and casein increase the assays sensitivity and the conjugate stability. Performance of the dipsticks was quantified by pattern processing of capture zone CCD images. Storage stability of dipsticks and conjugate suspensions over 115 days under different conditions were monitored. The ready-to-use dipsticks were successfully tested with microcystin-LR-spiked samples of outdoor drinking- and salt water and applied to the tissue of microcystin-fed mussels. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1007/s00216-009-2750-8 SN - 1618-2650 VL - 394 IS - 3 SP - 863 EP - 869 PB - springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Nitratfreie Molke JF - Rundschau für Fleischhygiene und Lebensmittelüberwachung Y1 - 2009 IS - 4 SP - 150 EP - 152 ER - TY - JOUR A1 - Breuer, Lars A1 - Mang, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Thoelen, Ronald A1 - Wagner, Torsten T1 - Investigation of the spatial resolution of a laser-based stimulation process for light-addressable hydrogels with incorporated graphene oxide by means of IR thermography JF - Sensors and Actuators A: Physical Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sna.2017.11.031 SN - 0924-4247 VL - 268 SP - 126 EP - 132 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Demmer, Julius K. A1 - Chowdhury, Nilanjan Pal A1 - Selmer, Thorsten A1 - Ermler, Ulrich A1 - Buckel, Wolfgang T1 - The semiquinone swing in the bifurcating electron transferring flavoprotein/butyryl-CoA dehydrogenase complex from Clostridium difficile JF - Nature Communications Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1038/s41467-017-01746-3 SN - 2041-1723 N1 - Article number 1577 VL - 8 IS - 1 SP - 1 EP - 10 ER - TY - JOUR A1 - Werkhausen, Amelie A1 - Albracht, Kirsten A1 - Cronin, Neil J. A1 - Meier, Rahel A1 - Mojsen-Moeller, Jens A1 - Seynnes, Olivier R. T1 - Modulation of muscle-tendon interaction in the human triceps surae during an energy dissipation task JF - Journal of Experimental Biology Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1242/jeb.164111 SN - 0022-0949 VL - 220 IS - 22 SP - 4141 EP - 4149 ER - TY - CHAP A1 - Engel, M. A1 - Thieringer, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Microbial electrosynthesis for sustainable biobutanol production T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 77 EP - 78 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Hering, T. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Development of a screening system for antimicrobial surfaces T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 129 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Roth, J. A1 - Möhring, S. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Characterization and evaluation of lignocellulosic biomass 130 hydrolysates for ABE fermentation T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 130 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Möhring, S. A1 - Wulfhorst, H. A1 - Roth, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Pretreatment strategies for lignocellulosic biomass T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 131 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Capitain, C. A1 - Hering, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Enzymatic polymerization of lignin model compounds and solubilized lignin in an aqueous ethanol extract T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 151 EP - 152 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - JOUR A1 - Eckert, Alexander A1 - Rudolph, Tobias A1 - Guo, Jiaqi A1 - Mang, Thomas A1 - Walther, Andreas T1 - Exceptionally Ductile and Tough Biomimetic Artificial Nacre with Gas Barrier Function JF - Advanced Materials N2 - Synthetic mimics of natural high-performance structural materials have shown great and partly unforeseen opportunities for the design of multifunctional materials. For nacre-mimetic nanocomposites, it has remained extraordinarily challenging to make ductile materials with high stretchability at high fractions of reinforcements, which is however of crucial importance for flexible barrier materials. Here, highly ductile and tough nacre-mimetic nanocomposites are presented, by implementing weak, but many hydrogen bonds in a ternary nacre-mimetic system consisting of two polymers (poly(vinyl amine) and poly(vinyl alcohol)) and natural nanoclay (montmorillonite) to provide efficient energy dissipation and slippage at high nanoclay content (50 wt%). Tailored interactions enable exceptional combinations of ductility (close to 50% strain) and toughness (up to 27.5 MJ m⁻³). Extensive stress whitening, a clear sign of high internal dynamics at high internal cohesion, can be observed during mechanical deformation, and the materials can be folded like paper into origami planes without fracture. Overall, the new levels of ductility and toughness are unprecedented in highly reinforced bioinspired nanocomposites and are of critical importance to future applications, e.g., as barrier materials needed for encapsulation and as a printing substrate for flexible organic electronics. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/adma.201802477 VL - 30 IS - 32 SP - Article number 1802477 PB - Wiley-VCH ER - TY - JOUR A1 - Müller, Janina A1 - Beckers, Mario A1 - Mußmann, Nina A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Büchs, Jochen T1 - Elucidation of auxotrophic deficiencies of Bacillus pumilus DSM 18097 to develop a defined minimal medium JF - Microbial Cell Factories N2 - Background Culture media containing complex compounds like yeast extract or peptone show numerous disadvantages. The chemical composition of the complex compounds is prone to significant variations from batch to batch and quality control is difficult. Therefore, the use of chemically defined media receives more and more attention in commercial fermentations. This concept results in better reproducibility, it simplifies downstream processing of secreted products and enable rapid scale-up. Culturing bacteria with unknown auxotrophies in chemically defined media is challenging and often not possible without an extensive trial-and-error approach. In this study, a respiration activity monitoring system for shake flasks and its recent version for microtiter plates were used to clarify unknown auxotrophic deficiencies in the model organism Bacillus pumilus DSM 18097. Results Bacillus pumilus DSM 18097 was unable to grow in a mineral medium without the addition of complex compounds. Therefore, a rich chemically defined minimal medium was tested containing basically all vitamins, amino acids and nucleobases, which are essential ingredients of complex components. The strain was successfully cultivated in this medium. By monitoring of the respiration activity, nutrients were supplemented to and omitted from the rich chemically defined medium in a rational way, thus enabling a systematic and fast determination of the auxotrophic deficiencies. Experiments have shown that the investigated strain requires amino acids, especially cysteine or histidine and the vitamin biotin for growth. Conclusions The introduced method allows an efficient and rapid identification of unknown auxotrophic deficiencies and can be used to develop a simple chemically defined tailor-made medium. B. pumilus DSM 18097 was chosen as a model organism to demonstrate the method. However, the method is generally suitable for a wide range of microorganisms. By combining a systematic combinatorial approach based on monitoring the respiration activity with cultivation in microtiter plates, high throughput experiments with high information content can be conducted. This approach facilitates media development, strain characterization and cultivation of fastidious microorganisms in chemically defined minimal media while simultaneously reducing the experimental effort. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1186/s12934-018-0956-1 SN - 1475-2859 VL - 17 IS - 1 SP - Article No. 106 PB - BioMed Central ER - TY - JOUR A1 - Röhlen, Desiree A1 - Pilas, Johanna A1 - Dahmen, Markus A1 - Keusgen, Michael A1 - Selmer, Thorsten A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Toward a Hybrid Biosensor System for Analysis of Organic and Volatile Fatty Acids in Fermentation Processes JF - Frontiers in Chemistry N2 - Monitoring of organic acids (OA) and volatile fatty acids (VFA) is crucial for the control of anaerobic digestion. In case of unstable process conditions, an accumulation of these intermediates occurs. In the present work, two different enzyme-based biosensor arrays are combined and presented for facile electrochemical determination of several process-relevant analytes. Each biosensor utilizes a platinum sensor chip (14 × 14 mm²) with five individual working electrodes. The OA biosensor enables simultaneous measurement of ethanol, formate, d- and l-lactate, based on a bi-enzymatic detection principle. The second VFA biosensor provides an amperometric platform for quantification of acetate and propionate, mediated by oxidation of hydrogen peroxide. The cross-sensitivity of both biosensors toward potential interferents, typically present in fermentation samples, was investigated. The potential for practical application in complex media was successfully demonstrated in spiked sludge samples collected from three different biogas plants. Thereby, the results obtained by both of the biosensors were in good agreement to the applied reference measurements by photometry and gas chromatography, respectively. The proposed hybrid biosensor system was also used for long-term monitoring of a lab-scale biogas reactor (0.01 m³) for a period of 2 months. In combination with typically monitored parameters, such as gas quality, pH and FOS/TAC (volatile organic acids/total anorganic carbonate), the amperometric measurements of OA and VFA concentration could enhance the understanding of ongoing fermentation processes. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00284 IS - 6 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - CHAP A1 - Hoffmann, Katharina A1 - Nieren, Monika A1 - Gäb, Martina A1 - Kasper, Anna A1 - Elbers, Gereon T1 - The potential of near infrared spectroscopy (NIRS) for the environmental biomonitoring of plants T2 - International conference on Life Sciences and Technology N2 - In the current environmental condition, the increase in pollution of the air, water, and soil indirectly will induce plants stress and decrease vegetation growth rate. These issues pay more attention to be solved by scientists worldwide. The higher level of chemical pollutants also induced the gradual changes in plants metabolism and decreased enzymatic activity. Importantly, environmental biomonitoring may play a pivotal contribution to prevent biodiversity degradation and plants stress due to pollutant exposure. Several previous studies have been done to monitor the effect of environmental changes on plants growth. Among that, Near Infrared spectroscopy (NIRS) offers an alternative way to observe the significant alteration of plant physiology caused by environmental damage related to pollution. Impairment of photosynthesis, nutrient and oxidative imbalances, and mutagenesis. Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1088/1755-1315/276/1/012009 SN - 1755-1315 N1 - IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : 276 VL - 276 IS - 012009 SP - 1 EP - 3 ER - TY - JOUR A1 - Schiffels, Johannes A1 - Selmer, Thorsten T1 - Combinatorial assembly of ferredoxin‐linked modules in Escherichia coli yields a testing platform for Rnf‐complexes JF - Biotechnology and Bioengineering Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1002/bit.27079 IS - accepted article SP - 1 EP - 36 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Engel, Mareike A1 - Bayer, Hendrik A1 - Holtmann, Dirk A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Flavin secretion of Clostridium acetobutylicum in a bioelectrochemical system - Is an iron limitation involved? JF - Bioelectrochemistry Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2019.05.014 SN - 1567-5394 IS - In Press, Accepted Manuscript PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - PAT A1 - Friederici, Nadja-Annette A1 - Hojdis, Nils T1 - Fahrzeugreifen N2 - Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit zumindest einem radial außen befindlichen Gummilaufstreifen, Wulstbereichen für den Anschluss an eine Felge und mit auf einer Gummimischung basierenden Seitenwandbereichen zwischen Gummilaufstreifen und den Wulstbereichen. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung solcher Fahrzeugreifen. Um den Anteil der umweltschädlichen Substanzen, insbesondere im Innenstadtbereich, zu reduzieren weisen die Seitenwandbereiche auf der äußeren Oberfläche eine für den oxidativen Abbau von Molekülen photokatalytisch aktive Substanz auf. Y1 - 2018 N1 - Patent DE102016219338A1 04.12.2018 ER - TY - PAT A1 - Hojdis, Nils A1 - Multhaupt, Hendrik A1 - Recker, Carla A1 - Wark, Michael T1 - Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, Vulkanisat der Kautschukmischung und Fahrzeugreifen N2 - Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, deren Vulkanisat und einen Fahrzeugreifen. Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält wenigstens folgende Bestandteile: - Wenigstens einen Dienkautschuk; - wenigstens eine Kohle (HTC-Kohle), die mittels hydrothermaler Karbonisierung von wenigstens einer Ausgangssubstanz hergestellt ist. Der erfindungsgemäße Fahrzeugreifen weist in wenigstens einem Bauteil wenigstens ein erfindungsgemäßes Vulkanisat der Kautschukmischung auf. Y1 - 2019 N1 - Patent EP3470457A1 17.04.2019 auch veröffentlicht unter WO2019072431A1 ER - TY - PAT A1 - Dauer, David-Raphael A1 - Hojdis, Nils A1 - Müller, Norbert A1 - Recker, Carla A1 - Schax, Fabian A1 - Schöffel, Julia A1 - Tarantola, Gesa A1 - Weber, Christine T1 - Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, Vulkanisat der Kautschukmischung und Fahrzeugreifen N2 - Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, deren Vulkanisat und einen Fahrzeugreifen. Die schwefelvernetzbare Kautschukmischung enthält wenigstens die folgenden Bestandteile: - wenigstens einen Dienkautschuk; und - 10 bis 300 phr wenigstens einer Kieselsäure; und - 1 bis 30 phf wenigstens eines Silans A mit der allgemeinen Summenformel A-I) A-I)(R1)oSi-R2-(S-R3)q-S-X; und - 0,5 bis 30 phf wenigstens eines Silans B mit der allgemeinen Summenformel B-I) B-I) (R1)oSi-R2-(S-R3)u-S-R2-Si(R1)o wobei q =1, 2 oder 3 ist; und u = 1, 2 oder 3 ist; und X ein Wasserstoffatom oder eine –C(=O)-R8 Gruppe ist wobei R8 ausgewählt ist aus Wasserstoff, C1-C20 Alkylgruppen, vorzugsweise C1-C17, C6-C20- Arylgruppen, vorzugsweise Phenyl, C2-C20-Alkenylgruppen und C7-C20-Aralkylgruppen. Y1 - 2019 N1 - Patent WO2019105614A1 06.06.2019 auch veröffentlicht unter CN111386199A; DE102017221232A1; TW201925306A ER - TY - JOUR A1 - Moret, J.L.T.M. A1 - Alkemade, J. A1 - Upcraft, T.M. A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Wolterbeek, H.T. A1 - Ommen, J.R. van A1 - Denkova, A.G. T1 - The application of atomic layer deposition in the production of sorbents for ⁹⁹Mo/⁹⁹ᵐTc generator JF - Applied Radiation and Isotopes N2 - New production routes for ⁹⁹Mo are steadily gaining importance. However, the obtained specific activity is much lower than currently produced by the fission of U-235. To be able to supply hospitals with ⁹⁹Mo/⁹⁹ᵐTc generators with the desired activity, the adsorption capacity of the column material should be increased. In this paper we have investigated whether the gas phase coating technique Atomic Layer Deposition (ALD), which can deposit ultra-thin layers on high surface area materials, can be used to attain materials with high adsorption capacity for ⁹⁹Mo. For this purpose, ALD was applied on a silica-core sorbent material to coat it with a thin layer of alumina. This sorbent material shows to have a maximum adsorption capacity of 120 mg/g and has a ⁹⁹ᵐTc elution efficiency of 55 ± 2% based on 3 executive elutions. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109266 SN - 0969-8043 VL - 164 IS - 109266 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Schiedermeier, Maximilian A1 - Rettner, Cornelius A1 - Heilmann, Marcel A1 - Schneider, Felix A1 - Marz, Martin T1 - Interference of automotive HV-DC-systems by traction voltage-source-inverters (VSI) JF - 2019 IEEE Transportation Electrification Conference (ITEC-India) Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1109/ITEC-India48457.2019.ITECINDIA2019-37 SP - 1 EP - 6 PB - IEEE CY - New York ER - TY - JOUR A1 - Svaneborg, Carsten A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali A1 - Hojdis, Nils A1 - Fleck, Franz A1 - Everaers, Ralf T1 - Multiscale approach to equilibrating model polymer melts JF - Physical Review E N2 - We present an effective and simple multiscale method for equilibrating Kremer Grest model polymer melts of varying stiffness. In our approach, we progressively equilibrate the melt structure above the tube scale, inside the tube and finally at the monomeric scale. We make use of models designed to be computationally effective at each scale. Density fluctuations in the melt structure above the tube scale are minimized through a Monte Carlo simulated annealing of a lattice polymer model. Subsequently the melt structure below the tube scale is equilibrated via the Rouse dynamics of a force-capped Kremer-Grest model that allows chains to partially interpenetrate. Finally the Kremer-Grest force field is introduced to freeze the topological state and enforce correct monomer packing. We generate 15 melts of 500 chains of 10.000 beads for varying chain stiffness as well as a number of melts with 1.000 chains of 15.000 monomers. To validate the equilibration process we study the time evolution of bulk, collective, and single-chain observables at the monomeric, mesoscopic, and macroscopic length scales. Extension of the present method to longer, branched, or polydisperse chains, and/or larger system sizes is straightforward. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.032502 SN - 2470-0053 VL - 94 IS - 032502 PB - AIP Publishing CY - Melville, NY ER - TY - JOUR A1 - Schwab, Lukas A1 - Hojdis, Nils A1 - Lacayo, Jorge A1 - Wilhelm, Manfred T1 - Fourier-Transform Rheology of Unvulcanized, Carbon Black Filled Styrene Butadiene Rubber JF - Macromolecular Materials and Engineering N2 - Rubber materials filled with reinforcing fillers display nonlinear rheological behavior at small strain amplitudes below γ0 < 0.1. Nevertheless, rheological data are analyzed mostly in terms of linear parameters, such as shear moduli (G′, G″), which loose their physical meaning in the nonlinear regime. In this work styrene butadiene rubber filled with carbon black (CB) under large amplitude oscillatory shear (LAOS) is analyzed in terms of the nonlinear parameter I3/1. Three different CB grades are used and the filler load is varied between 0 and 70 phr. It is found that I3/1(φ) is most sensitive to changes of the total accessible filler surface area at low strain amplitudes (γ0 = 0.32). The addition of up to 70 phr CB leads to an increase of I3/1(φ) by a factor of more than ten. The influence of the measurement temperature on I3/1 is pronounced for CB levels above the percolation threshold. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/mame.201500356 SN - 1439-2054 VL - 301 IS - 4 SP - 457 EP - 468 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Harish, Ajay B. A1 - Wriggers, Peter A1 - Jungk, Juliane A1 - Hojdis, Nils A1 - Recker, Carla T1 - Mesoscale Constitutive Modeling of Non-Crystallizing Filled Elastomers JF - Computational Mechanics N2 - Elastomers are exceptional materials owing to their ability to undergo large deformations before failure. However, due to their very low stiffness, they are not always suitable for industrial applications. Addition of filler particles provides reinforcing effects and thus enhances the material properties that render them more versatile for applications like tyres etc. However, deformation behavior of filled polymers is accompanied by several nonlinear effects like Mullins and Payne effect. To this day, the physical and chemical changes resulting in such nonlinear effect remain an active area of research. In this work, we develop a heterogeneous (or multiphase) constitutive model at the mesoscale explicitly considering filler particle aggregates, elastomeric matrix and their mechanical interaction through an approximate interface layer. The developed constitutive model is used to demonstrate cluster breakage, also, as one of the possible sources for Mullins effect observed in non-crystallizing filled elastomers. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s00466-015-1251-1 SN - 1432-0924 VL - 57 SP - 653 EP - 677 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hager, Jonathan A1 - Hojdis, Nils T1 - Molecular Modeling Approach to the Prediction of Mechanical Properties of Silica-Reinforced Rubbers JF - Journal of Applied Polymer Science N2 - Recently, we have suggested a nanomechanical model for dissipative loss in filled elastomer networks in the context of the Payne effect. The mechanism is based on a total interfiller particle force exhibiting an intermittent loop, due to the combination of short-range repulsion and dispersion forces with a long-range elastic attraction. The sum of these forces leads, under external strain, to a spontaneous instability of “bonds” between the aggregates in a filler network and attendant energy dissipation. Here, we use molecular dynamics simulations to obtain chemically realistic forces between surface modified silica particles. The latter are combined with the above model to estimate the loss modulus and the low strain storage modulus in elastomers containing the aforementioned filler-compatibilizer systems. The model is compared to experimental dynamic moduli of silica filled rubbers. We find good agreement between the model predictions and the experiments as function of the compatibilizer's molecular structure and its bulk concentration. KW - theory and modeling KW - supramolecular structures KW - rubber KW - mechanical properties KW - elastomers Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/app.40806 SN - 1097-4628 VL - 131 IS - 18 SP - 1 EP - 9 PB - Wiley CY - New York, NY ER - TY - PAT A1 - Finger, Sebastian A1 - Hojdis, Nils A1 - Menglong, Huang T1 - Sekundäre galvanische Zelle N2 - Die vorliegende Erfindung betrifft eine sekundäre galvanische Zelle, umfassend eine Kathode, eine Anode und einen Separator, der zwischen der Kathode und der Anode angeordnet ist, wobei die Kathode ein erstes elastomeres Polymer umfasst, welches mit einem ersten Füllstoff als Kathodenmaterial gefüllt ist, wobei die Anode ein zweites elastomeres Polymer umfasst, welches mit einem zweiten Füllstoff als Anodenmaterial gefüllt ist, wobei der Separator ein drittes elastomeres Polymer umfasst, wobei das erste elastomere Polymer, das zweite elastomere Polymer und das dritte elastomere Polymer unabhängig voneinander aus vernetzungsfähigen Dienkautschuken ausgewählt sind, und wobei zumindest eines von dem ersten elastomeren Polymer, dem zweiten elastomeren Polymer und dem dritten elastomeren Polymer eine ionische Flüssigkeit und/oder ein elektrisch leitfähiges Polymer enthält. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine wiederaufladbare Batterie, umfassend die erfindungsgemäße sekundäre galvanische Zelle, ein Verfahren zur Herstellung einer sekundären galvanischen Zelle sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen sekundären galvanischen Zelle sowie der erfindungsgemäßen wiederaufladbaren Batterie. Y1 - 2020 N1 - Patent DE102018222385A1 25.06.2020 auch veröffentlicht unter EP3671932A1 ER - TY - PAT A1 - Hojdis, Nils A1 - Recker, Carla T1 - Schwefelvernetzte Kautschukmischung für Fahrzeugreifen enthaltend Carbon Nanotubes (cnt), Fahrzeugreifen, Der Die schwefelvernetzte Kautschukmischung aufweist, sowie Verfahren zur Herstellung der schwefelvernetzten Kautschukmischung enthaltend Cnt Y1 - 2020 N1 - Patent EP000003625288A1 25.03.2020 auch veröffentlicht unter CN110678508A; DE102017208137A1; WO2018210471A1 ER - TY - PAT A1 - Ehmke, Tobias A1 - Finger, Sebastian A1 - Hojdis, Nils A1 - Kurz, Martin A1 - Nawrocka-Herczynska, Monika T1 - Funkeinheit und Vorrichtung mit einer Funkeinheit N2 - Dargestellt und beansprucht ist eine Funkeinheit mit einem Funkbauteil, einer elektrisch leitfähigen Antenne und einem Kunststoffverbindungsmittel. Das Funkbauteil weist einen Antennenanschluss auf. Das Kunststoffverbindungsmittel weist ein erstes Elastomermaterial mit elektrisch leitfähigem Zusatzmaterial auf, so dass das Kunststoffverbindungsmittel elektrisch leitfähig ist. Das Kunststoffverbindungsmittel bildet eine mechanische und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Antennenanschluss und der Antenne. Weiterhin wird eine Vorrichtung mit einem ein Matrixmaterial mit oder aus einem zweiten Elastomermaterial und einer Funkeinheit beschrieben und beansprucht, wobei die Funkeinheit vollständig in das Matrixmaterial eingebettet ist. Die Vorrichtung kann insbesondere ein Fahrzeugreifen sein. Y1 - 2020 N1 - Patent DE102018222380A1 25.06.2020 ER - TY - PAT A1 - Hojdis, Nils T1 - Verfahren zum Bestimmen einer Sitzeinstellung eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt, Servereinrichtung, Kommunikationsendgerät und Kraftfahrzeug N2 - Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Sitzeinstellung (23) eines Sitzes (3) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden:- Bereitstellen einer Körperabmessung (12) eines Nutzers (6) des Kraftfahrzeugs (1);- Bereitstellen einer Sitzeigenschaft (13) des Sitzes (3) des Kraftfahrzeugs (1);- Bereitstellen eines mit zumindest einer Referenzsitzeigenschaft (20), zumindest einer Referenzkörperabmessung (21) und zumindest einer Referenzsitzeinstellung (22) trainiertes künstliches neuronales Netz (14); und- Bestimmen der Sitzeinstellung (23) durch Eingabe der Körperabmessung (12) und der Sitzeigenschaft (13) in das künstliche neuronale Netz (14). Y1 - 2019 N1 - Patent DE102018211831A1 05.12.2019 ER - TY - PAT A1 - Dauer, David-Raphael A1 - Hojdis, Nils A1 - Müller, Norbert A1 - Recker, Carla A1 - Schax, Fabian A1 - Schöffel, Julia A1 - Tarantola, Gesa A1 - Weber, Christine T1 - Schwefelvernetzbare Kautschukmischung, Vulkanisat der Kautschukmischung und Fahrzeugreifen N2 - Die Erfindung betrifft eine schwefelvernetzbare Kautschukmischung, deren Vulkanisat und einen Fahrzeugreifen.Die schwefelvernetzbare Kautschukmischung enthält wenigstens die folgenden Bestandteile:- wenigstens einen Dienkautschuk; und- 10 bis 300 phr wenigstens einer Kieselsäure ; und- 1 bis 30 phf wenigstens eines Silans A mit der allgemeinen Summenformel A-I)und- 0,5 bis 30 phf wenigstens eines Silans B mit der allgemeinen Summenformel B-I)wobei u gleich 0, 1, 2 oder 3 und v gleich 0 oder 1 ist. Y1 - 2019 N1 - Patent DE102017221236A1 29.05.2019 auch veröffentlicht unter CN111405987A; TW201925305A; WO2019105615A1 ER - TY - JOUR A1 - El Moussaoui, Noureddine A1 - Talbi, Sofian A1 - Atmane, Ilyas A1 - Kassmi, Khalil A1 - Schwarzer, Klemens A1 - Chayeb, Hamid A1 - Bachiri, Najib T1 - Feasibility of a new design of a Parabolic Trough Solar Thermal Cooker (PSTC) JF - Solar Energy N2 - In this article, we describe the structure, the functioning, and the tests of parabolic trough solar thermal cooker (PSTC). This oven is designed to meet the needs of rural residents, including Urban, which requires stable cooking temperatures above 200 °C. The cooking by this cooker is based on the concentration of the sun's rays on a glass vacuum tube and heating of the oil circulate in a big tube, located inside the glass tube. Through two small tubes, associated with large tube, the heated oil, rise and heats the pot of cooking pot containing the food to be cooked (capacity of 5 kg). This cooker is designed in Germany and extensively tested in Morocco for use by the inhabitants who use wood from forests. During a sunny day, having a maximum solar radiation around 720 W/m2 and temperature ambient around 26 °C, maximum temperatures recorded of the small tube, the large tube and the center of the pot are respectively: 370 °C, 270 °C and 260 °C. The cooking process with food at high (fries, ..), we show that the cooking oil temperature rises to 200 °C, after 1 h of heating, the cooking is done at a temperature of 120 °C for 20 min. These temperatures are practically stable following variations and decreases in the intensity of irradiance during the day. The comparison of these results with those of the literature shows an improvement of 30–50 % on the maximum value of the temperature with a heat storage that could reach 60 min of autonomy. All the results obtained show the good functioning of the PSTC and the feasibility of cooking food at high temperature (>200 °C). Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.03.079 SN - 0038-092X VL - 201 IS - Vol. 201 (May 2020) SP - 866 EP - 871 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Muschallik, Lukas A1 - Kipp, Carina Ronja A1 - Recker, Inga A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Pohl, Martina A1 - Gelissen, Melanie A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Selmer, Thorsten A1 - Siegert, Petra T1 - Synthesis of α-hydroxy ketones and vicinal diols with the Bacillus licheniformis DSM 13T butane-2, 3-diol dehydrogenase JF - Journal of Biotechnology N2 - The enantioselective synthesis of α-hydroxy ketones and vicinal diols is an intriguing field because of the broad applicability of these molecules. Although, butandiol dehydrogenases are known to play a key role in the production of 2,3-butandiol, their potential as biocatalysts is still not well studied. Here, we investigate the biocatalytic properties of the meso-butanediol dehydrogenase from Bacillus licheniformis DSM 13T (BlBDH). The encoding gene was cloned with an N-terminal StrepII-tag and recombinantly overexpressed in E. coli. BlBDH is highly active towards several non-physiological diketones and α-hydroxyketones with varying aliphatic chain lengths or even containing phenyl moieties. By adjusting the reaction parameters in biotransformations the formation of either the α-hydroxyketone intermediate or the diol can be controlled. Y1 - 2020 SN - 2590-1559 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2020.09.016 VL - 202 IS - Vol. 324 SP - 61 EP - 70 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Everaers, Ralf A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali A1 - Fleck, Franz A1 - Hojdis, Nils A1 - Svaneborg, Carsten T1 - Kremer–Grest Models for Commodity Polymer Melts: Linking Theory, Experiment, and Simulation at the Kuhn Scale JF - Macromolecules N2 - The Kremer–Grest (KG) polymer model is a standard model for studying generic polymer properties in molecular dynamics simulations. It owes its popularity to its simplicity and computational efficiency, rather than its ability to represent specific polymers species and conditions. Here we show that by tuning the chain stiffness it is possible to adapt the KG model to model melts of real polymers. In particular, we provide mapping relations from KG to SI units for a wide range of commodity polymers. The connection between the experimental and the KG melts is made at the Kuhn scale, i.e., at the crossover from the chemistry-specific small scale to the universal large scale behavior. We expect Kuhn scale-mapped KG models to faithfully represent universal properties dominated by the large scale conformational statistics and dynamics of flexible polymers. In particular, we observe very good agreement between entanglement moduli of our KG models and the experimental moduli of the target polymers. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b02428 SN - 1520-5835 VL - 53 IS - 6 SP - 1901 EP - 1916 PB - ACS Publications CY - Washington, DC ER - TY - JOUR A1 - Meyer, Jan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hager, Jonathan A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali T1 - Molecular Simulation of Viscous Dissipation due to Cyclic Deformation of a Silica–Silica Contact in Filled Rubber JF - Macromolecules Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.7b00947 SN - 1520-5835 VL - 50 IS - 17 SP - 6679 EP - 6689 ER - TY - JOUR A1 - Hager, Jonathan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali T1 - Computer Simulation of Particle–Particle Interaction in a Model Polymer Nanocomposite JF - Macromolecules Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b01864 SN - 1520-5835 VL - 48 IS - 24 SP - 9039 EP - 9049 ER - TY - JOUR A1 - Waller, Mark P. A1 - Braun, Heiko A1 - Hojdis, Nils A1 - Bühl, Michael T1 - Geometries of Second-Row Transition-Metal Complexes from Density-Functional Theory JF - Journal of Chemical Theory and Computation Y1 - 2007 U6 - https://doi.org/10.1021/ct700178y SN - 1549-9626 VL - 3 IS - 6 SP - 2234 EP - 2242 ER - TY - JOUR A1 - Svaneborg, Carsten A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali A1 - Hojdis, Nils A1 - Fleck, Franz A1 - Everaers, Ralf T1 - Kremer-Grest Models for Universal Properties of Specific Common Polymer Species JF - Soft Condensed Matter N2 - The Kremer-Grest (KG) bead-spring model is a near standard in Molecular Dynamic simulations of generic polymer properties. It owes its popularity to its computational efficiency, rather than its ability to represent specific polymer species and conditions. Here we investigate how to adapt the model to match the universal properties of a wide range of chemical polymers species. For this purpose we vary a single parameter originally introduced by Faller and Müller-Plathe, the chain stiffness. Examples include polystyrene, polyethylene, polypropylene, cis-polyisoprene, polydimethylsiloxane, polyethyleneoxide and styrene-butadiene rubber. We do this by matching the number of Kuhn segments per chain and the number of Kuhn segments per cubic Kuhn volume for the polymer species and for the Kremer-Grest model. We also derive mapping relations for converting KG model units back to physical units, in particular we obtain the entanglement time for the KG model as function of stiffness allowing for a time mapping. To test these relations, we generate large equilibrated well entangled polymer melts, and measure the entanglement moduli using a static primitive-path analysis of the entangled melt structure as well as by simulations of step-strain deformation of the model melts. The obtained moduli for our model polymer melts are in good agreement with the experimentally expected moduli. Y1 - 2018 IS - 1606.05008 ER - TY - JOUR A1 - Mayer, Jan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hager, Jonathan A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varnaneh, Hossein Ali T1 - A Nano-Mechanical Instability as Primary Contribution to Rolling Resistance JF - Scientific Reports Y1 - 2017 SN - 2045-2322 VL - 7 IS - Article number 11275 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - BOOK A1 - Lauth, Jakob A1 - Kowalczyk, Jürgen T1 - Thermodynamik : eine Einführung Y1 - 2015 SN - 978-3-662-46228-7 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-46229-4 PB - Springer Spektrum CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Engel, Mareike A1 - Holtmann, Dirk A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Increased Biobutanol Production by Mediator‐Less Electro‐Fermentation JF - Biotechnology Journal N2 - A future bio-economy should not only be based on renewable raw materials but also in the raise of carbon yields of existing production routes. Microbial electrochemical technologies are gaining increased attention for this purpose. In this study, the electro-fermentative production of biobutanol with C. acetobutylicum without the use of exogenous mediators is investigated regarding the medium composition and the reactor design. It is shown that the use of an optimized synthetic culture medium allows higher product concentrations, increased biofilm formation, and higher conductivities compared to a synthetic medium supplemented with yeast extract. Moreover, the optimization of the reactor system results in a doubling of the maximum product concentrations for fermentation products. When a working electrode is polarized at −600 mV vs. Ag/AgCl, a shift from butyrate to acetone and butanol production is induced. This leads to an increased final solvent yield of Yᴀᴃᴇ = 0.202 gg⁻¹ (control 0.103 gg⁻¹), which is also reflected in a higher carbon efficiency of 37.6% compared to 23.3% (control) as well as a fourfold decrease in simplified E-factor to 0.43. The results are promising for further development of biobutanol production in bioelectrochemical systems in order to fulfil the principles of Green Chemistry. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/biot.201800514 SN - 1860-7314 VL - 14 IS - 4 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Eckert, Alexander A1 - Abbasi, Mozhdeh A1 - Mang, Thomas A1 - Saalwächter, Kay A1 - Walther, Andreas T1 - Structure, Mechanical Properties, and Dynamics of Polyethylenoxide/Nanoclay Nacre-Mimetic Nanocomposites JF - Macromolecules N2 - Nacre-mimetic nanocomposites based on high fractions of synthetic high-aspect-ratio nanoclays in combination with polymers are continuously pushing boundaries for advanced material properties, such as high barrier against oxygen, extraordinary mechanical behavior, fire shielding, and glass-like transparency. Additionally, they provide interesting model systems to study polymers under nanoconfinement due to the well-defined layered nanocomposite arrangement. Although the general behavior in terms of forming such layered nanocomposite materials using evaporative self-assembly and controlling the nanoclay gallery spacing by the nanoclay/polymer ratio is understood, some combinations of polymer matrices and nanoclay reinforcement do not comply with the established models. Here, we demonstrate a thorough characterization and analysis of such an unusual polymer/nanoclay pair that falls outside of the general behavior. Poly(ethylene oxide) (PEO) and sodium fluorohectorite form nacre-mimetic, lamellar nanocomposites that are completely transparent and show high mechanical stiffness and high gas barrier, but there is only limited expansion of the nanoclay gallery spacing when adding increasing amounts of polymer. This behavior is maintained for molecular weights of PEO varied over four orders of magnitude and can be traced back to depletion forces. By careful investigation via X-ray diffraction and proton low-resolution solid-state NMR, we are able to quantify the amount of mobile and immobilized polymer species in between the nanoclay galleries and around proposed tactoid stacks embedded in a PEO matrix. We further elucidate the unusual confined polymer dynamics, indicating a relevant role of specific surface interactions. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01931 SN - 1520-5835 VL - 53 IS - 5 SP - 1716 EP - 1725 PB - ACS Publications CY - Washington, DC ER - TY - JOUR A1 - Bergs, Michel A1 - Monakhova, Yulia A1 - Diehl, Bernd W. A1 - Konow, Christopher A1 - Völkering, Georg A1 - Pude, Ralf A1 - Schulze, Margit T1 - Lignins isolated via catalyst-free organosolv pulping from Miscanthus x giganteus, M. sinensis, M. robustus and M. nagara: a comparative study JF - Molecules N2 - As a low-input crop, Miscanthus offers numerous advantages that, in addition to agricultural applications, permits its exploitation for energy, fuel, and material production. Depending on the Miscanthus genotype, season, and harvest time as well as plant component (leaf versus stem), correlations between structure and properties of the corresponding isolated lignins differ. Here, a comparative study is presented between lignins isolated from M. x giganteus, M. sinensis, M. robustus and M. nagara using a catalyst-free organosolv pulping process. The lignins from different plant constituents are also compared regarding their similarities and differences regarding monolignol ratio and important linkages. Results showed that the plant genotype has the weakest influence on monolignol content and interunit linkages. In contrast, structural differences are more significant among lignins of different harvest time and/or season. Analyses were performed using fast and simple methods such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Data was assigned to four different linkages (A: β-O-4 linkage, B: phenylcoumaran, C: resinol, D: β-unsaturated ester). In conclusion, A content is particularly high in leaf-derived lignins at just under 70% and significantly lower in stem and mixture lignins at around 60% and almost 65%. The second most common linkage pattern is D in all isolated lignins, the proportion of which is also strongly dependent on the crop portion. Both stem and mixture lignins, have a relatively high share of approximately 20% or more (maximum is M. sinensis Sin2 with over 30%). In the leaf-derived lignins, the proportions are significantly lower on average. Stem samples should be chosen if the highest possible lignin content is desired, specifically from the M. x giganteus genotype, which revealed lignin contents up to 27%. Due to the better frost resistance and higher stem stability, M. nagara offers some advantages compared to M. x giganteus. Miscanthus crops are shown to be very attractive lignocellulose feedstock (LCF) for second generation biorefineries and lignin generation in Europe. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.3390/molecules26040842 SN - 1420-3049 N1 - Special Issue Lignin – A Natural Resource with Huge Potential https://www.mdpi.com/journal/molecules/special_issues/lignin_natural VL - 26 IS - 4 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Lowis, Carsten A1 - Ferguson, Simon A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia T1 - Improved Sc-44 production in a siphon-style liquid target on a medical cyclotron JF - Applied Radiation and Isotopes Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109675 SN - 0969-8043 VL - 172 IS - Art. 109675 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Becht, Alexander A1 - Schollmayer, Curd A1 - Monakhova, Yulia A1 - Holzgrabe, Ulrike T1 - Tracing the origin of paracetamol tablets by near-infrared, mid-infrared, and nuclear magnetic resonance spectroscopy using principal component analysis and linear discriminant analysis JF - Analytical and Bioanalytical Chemistry N2 - Most drugs are no longer produced in their own countries by the pharmaceutical companies, but by contract manufacturers or at manufacturing sites in countries that can produce more cheaply. This not only makes it difficult to trace them back but also leaves room for criminal organizations to fake them unnoticed. For these reasons, it is becoming increasingly difficult to determine the exact origin of drugs. The goal of this work was to investigate how exactly this is possible by using different spectroscopic methods like nuclear magnetic resonance and near- and mid-infrared spectroscopy in combination with multivariate data analysis. As an example, 56 out of 64 different paracetamol preparations, collected from 19 countries around the world, were chosen to investigate whether it is possible to determine the pharmaceutical company, manufacturing site, or country of origin. By means of suitable pre-processing of the spectra and the different information contained in each method, principal component analysis was able to evaluate manufacturing relationships between individual companies and to differentiate between production sites or formulations. Linear discriminant analysis showed different results depending on the spectral method and purpose. For all spectroscopic methods, it was found that the classification of the preparations to their manufacturer achieves better results than the classification to their pharmaceutical company. The best results were obtained with nuclear magnetic resonance and near-infrared data, with 94.6%/99.6% and 98.7/100% of the spectra of the preparations correctly assigned to their pharmaceutical company or manufacturer. KW - IR KW - Manufacturer KW - Linear discriminant analysis KW - Principal component analysis Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s00216-021-03249-z SN - 1618-2650 VL - 413 SP - 3107 EP - 3118 PB - Springer Nature ER - TY - BOOK A1 - Lauth, Jakob T1 - Physikalische Chemie kompakt KW - Physikalische Chemie Y1 - 2022 SN - 978-3-662-64587-1 U6 - https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-3-662-64588-8 PB - Springer Spektrum CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Niedermeier, Jana A1 - Penner, Crystal A1 - Usherovich, Samuel A1 - Bélanger-Champagne, Camille A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia T1 - Optical Fibers as Dosimeter Detectors for Mixed Proton/Neutron Fields - A Biological Dosimeter JF - electronics N2 - In recent years, proton therapy has gained importance as a cancer treatment modality due to its conformality with the tumor and the sparing of healthy tissue. However, in the interaction of the protons with the beam line elements and patient tissues, potentially harmful secondary neutrons are always generated. To ensure that this neutron dose is as low as possible, treatment plans could be created to also account for and minimize the neutron dose. To monitor such a treatment plan, a compact, easy to use, and inexpensive dosimeter must be developed that not only measures the physical dose, but which can also distinguish between proton and neutron contributions. To that end, plastic optical fibers with scintillation materials (Gd₂O₂S:Tb, Gd₂O₂S:Eu, and YVO₄:Eu) were irradiated with protons and neutrons. It was confirmed that sensors with different scintillation materials have different sensitivities to protons and neutrons. A combination of these three scintillators can be used to build a detector array to create a biological dosimeter. KW - biological dosimeter KW - Bragg peak KW - relative dosimetry KW - optical fibers KW - proton therapy KW - protons KW - neutrons Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.3390/electronics12020324 SN - 2079-9292 N1 - This article belongs to the Special Issue "Applications of Optical Fiber Sensors" VL - 12 IS - 2 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Penner, Crystal A1 - Usherovich, Samuel A1 - Niedermeier, Jana A1 - Bélanger-Champagne, Camille A1 - Trinczek, Michael A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia T1 - Organic Scintillator-Fibre Sensors for Proton Therapy Dosimetry: SCSF-3HF and EJ-260 JF - electronics N2 - In proton therapy, the dose from secondary neutrons to the patient can contribute to side effects and the creation of secondary cancer. A simple and fast detection system to distinguish between dose from protons and neutrons both in pretreatment verification as well as potentially in vivo monitoring is needed to minimize dose from secondary neutrons. Two 3 mm long, 1 mm diameter organic scintillators were tested for candidacy to be used in a proton–neutron discrimination detector. The SCSF-3HF (1500) scintillating fibre (Kuraray Co. Chiyoda-ku, Tokyo, Japan) and EJ-260 plastic scintillator (Eljen Technology, Sweetwater, TX, USA) were irradiated at the TRIUMF Neutron Facility and the Proton Therapy Research Centre. In the proton beam, we compared the raw Bragg peak and spread-out Bragg peak response to the industry standard Markus chamber detector. Both scintillator sensors exhibited quenching at high LET in the Bragg peak, presenting a peak-to-entrance ratio of 2.59 for the EJ-260 and 2.63 for the SCSF-3HF fibre, compared to 3.70 for the Markus chamber. The SCSF-3HF sensor demonstrated 1.3 times the sensitivity to protons and 3 times the sensitivity to neutrons as compared to the EJ-260 sensor. Combined with our equations relating neutron and proton contributions to dose during proton irradiations, and the application of Birks’ quenching correction, these fibres provide valid candidates for inexpensive and replicable proton-neutron discrimination detectors Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/electronics12010011 SN - 2079-9292 N1 - This article belongs to the Special Issue "Applications of Optical Fiber Sensors" VL - 12 IS - 1 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Haeger, Gerrit A1 - Grankin, Alina A1 - Wagner, Michaela T1 - Construction of an Aspergillus oryzae triple amylase deletion mutant as a chassis to evaluate industrially relevant amylases using multiplex CRISPR/Cas9 editing technology JF - Applied Research N2 - Aspergillus oryzae is an industrially relevant organism for the secretory production of heterologous enzymes, especially amylases. The activities of potential heterologous amylases, however, cannot be quantified directly from the supernatant due to the high background activity of native α-amylase. This activity is caused by the gene products of amyA, amyB, and amyC. In this study, an in vitro CRISPR/Cas9 system was established in A. oryzae to delete these genes simultaneously. First, pyrG of A. oryzae NSAR1 was mutated by exploiting NHEJ to generate a counter-selection marker. Next, all amylase genes were deleted simultaneously by co-transforming a repair template carrying pyrG of Aspergillus nidulans and flanking sequences of amylase gene loci. The rate of obtained triple knock-outs was 47%. We showed that triple knockouts do not retain any amylase activity in the supernatant. The established in vitro CRISPR/Cas9 system was used to achieve sequence-specific knock-in of target genes. The system was intended to incorporate a single copy of the gene of interest into the desired host for the development of screening methods. Therefore, an integration cassette for the heterologous Fpi amylase was designed to specifically target the amyB locus. The site-specific integration rate of the plasmid was 78%, with exceptional additional integrations. Integration frequency was assessed via qPCR and directly correlated with heterologous amylase activity. Hence, we could compare the efficiency between two different signal peptides. In summary, we present a strategy to exploit CRISPR/Cas9 for gene mutation, multiplex knock-out, and the targeted knock-in of an expression cassette in A. oryzae. Our system provides straightforward strain engineering and paves the way for development of fungal screening systems. KW - aspergillus KW - CRISPR/Cas9 KW - filamentous fungi KW - genome engineering Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1002/appl.202200106 SN - 2702-4288 IS - Early View SP - 1 EP - 15 PB - Wiley-VCH ER - TY - JOUR A1 - Falkenberg, Fabian A1 - Bott, Michael A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - Phylogenetic survey of the subtilase family and a data-mining-based search for new subtilisins from Bacillaceae JF - Frontiers in Microbiology N2 - The subtilase family (S8), a member of the clan SB of serine proteases are ubiquitous in all kingdoms of life and fulfil different physiological functions. Subtilases are divided in several groups and especially subtilisins are of interest as they are used in various industrial sectors. Therefore, we searched for new subtilisin sequences of the family Bacillaceae using a data mining approach. The obtained 1,400 sequences were phylogenetically classified in the context of the subtilase family. This required an updated comprehensive overview of the different groups within this family. To fill this gap, we conducted a phylogenetic survey of the S8 family with characterised holotypes derived from the MEROPS database. The analysis revealed the presence of eight previously uncharacterised groups and 13 subgroups within the S8 family. The sequences that emerged from the data mining with the set filter parameters were mainly assigned to the subtilisin subgroups of true subtilisins, high-alkaline subtilisins, and phylogenetically intermediate subtilisins and represent an excellent source for new subtilisin candidates. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1017978 SN - 1664-302X VL - 2022 IS - 13 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - JOUR A1 - Haeger, Gerrit A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - A convenient ninhydrin assay in 96-well format for amino acid-releasing enzymes using an air-stable reagent JF - Analytical Biochemistry N2 - An improved and convenient ninhydrin assay for aminoacylase activity measurements was developed using the commercial EZ Nin™ reagent. Alternative reagents from literature were also evaluated and compared. The addition of DMSO to the reagent enhanced the solubility of Ruhemann's purple (RP). Furthermore, we found that the use of a basic, aqueous buffer enhances stability of RP. An acidic protocol for the quantification of lysine was developed by addition of glacial acetic acid. The assay allows for parallel processing in a 96-well format with measurements microtiter plates. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ab.2022.114819 SN - 1096-0309 IS - 624 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Welden, Melanie A1 - Severins, Robin A1 - Poghossian, Arshak A1 - Wege, Christina A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra A1 - Keusgen, Michael A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Detection of acetoin and diacetyl by a tobacco mosaic virus-assisted field-effect biosensor JF - Chemosensors N2 - Acetoin and diacetyl have a major impact on the flavor of alcoholic beverages such as wine or beer. Therefore, their measurement is important during the fermentation process. Until now, gas chromatographic techniques have typically been applied; however, these require expensive laboratory equipment and trained staff, and do not allow for online monitoring. In this work, a capacitive electrolyte–insulator–semiconductor sensor modified with tobacco mosaic virus (TMV) particles as enzyme nanocarriers for the detection of acetoin and diacetyl is presented. The enzyme acetoin reductase from Alkalihalobacillus clausii DSM 8716ᵀ is immobilized via biotin–streptavidin affinity, binding to the surface of the TMV particles. The TMV-assisted biosensor is electrochemically characterized by means of leakage–current, capacitance–voltage, and constant capacitance measurements. In this paper, the novel biosensor is studied regarding its sensitivity and long-term stability in buffer solution. Moreover, the TMV-assisted capacitive field-effect sensor is applied for the detection of diacetyl for the first time. The measurement of acetoin and diacetyl with the same sensor setup is demonstrated. Finally, the successive detection of acetoin and diacetyl in buffer and in diluted beer is studied by tuning the sensitivity of the biosensor using the pH value of the measurement solution. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/chemosensors10060218 SN - 2227-9040 N1 - This article belongs to the Special Issue "Nanostructured Devices for Biochemical Sensing" VL - 10 IS - 6 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Ojovan, Michael I. A1 - Steinmetz, Hans-Jürgen T1 - Approaches to Disposal of Nuclear Waste JF - Energies N2 - We present a concise mini overview on the approaches to the disposal of nuclear waste currently used or deployed. The disposal of nuclear waste is the end point of nuclear waste management (NWM) activities and is the emplacement of waste in an appropriate facility without the intention to retrieve it. The IAEA has developed an internationally accepted classification scheme based on the end points of NWM, which is used as guidance. Retention times needed for safe isolation of waste radionuclides are estimated based on the radiotoxicity of nuclear waste. Disposal facilities usually rely on a multi-barrier defence system to isolate the waste from the biosphere, which comprises the natural geological barrier and the engineered barrier system. Disposal facilities could be of a trench type, vaults, tunnels, shafts, boreholes, or mined repositories. A graded approach relates the depth of the disposal facilities’ location with the level of hazard. Disposal practices demonstrate the reliability of nuclear waste disposal with minimal expected impacts on the environment and humans. KW - borehole disposal KW - geological disposal KW - disposal facility KW - retention time KW - nuclear waste Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/en15207804 SN - 1996-1073 N1 - This article belongs to the Special Issue "Treatment of Radioactive Waste and Sustainability Energy" VL - 15 IS - 20 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Zhantlessova, Sirina A1 - Savitskaya, Irina A1 - Kistaubayeva, Aida A1 - Ignatova, Ludmila A1 - Talipova, Aizhan A1 - Pogrebnjak, Alexander A1 - Digel, Ilya T1 - Advanced “Green” prebiotic composite of bacterial cellulose/pullulan based on synthetic biology-powered microbial coculture strategy JF - Polymers N2 - Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer produced by different microorganisms, but in biotechnological practice, Komagataeibacter xylinus is used. The micro- and nanofibrillar structure of BC, which forms many different-sized pores, creates prerequisites for the introduction of other polymers into it, including those synthesized by other microorganisms. The study aims to develop a cocultivation system of BC and prebiotic producers to obtain BC-based composite material with prebiotic activity. In this study, pullulan (PUL) was found to stimulate the growth of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG better than the other microbial polysaccharides gellan and xanthan. BC/PUL biocomposite with prebiotic properties was obtained by cocultivation of Komagataeibacter xylinus and Aureobasidium pullulans, BC and PUL producers respectively, on molasses medium. The inclusion of PUL in BC is proved gravimetrically by scanning electron microscopy and by Fourier transformed infrared spectroscopy. Cocultivation demonstrated a composite effect on the aggregation and binding of BC fibers, which led to a significant improvement in mechanical properties. The developed approach for “grafting” of prebiotic activity on BC allows preparation of environmentally friendly composites of better quality. KW - coculture KW - pullulan KW - exopolysaccharides KW - prebiotic KW - bacterial cellulose Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/polym14153224 SN - 2073-4360 N1 - This article belongs to the Special Issue "Cellulose Based Composites" VL - 14 IS - 15 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Welden, Melanie A1 - Poghossian, Arshak A1 - Vahidpour, Farnoosh A1 - Wendlandt, Tim A1 - Keusgen, Michael A1 - Wege, Christina A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Towards multi-analyte detection with field-effect capacitors modified with tobacco mosaic virus bioparticles as enzyme nanocarriers JF - Biosensors N2 - Utilizing an appropriate enzyme immobilization strategy is crucial for designing enzyme-based biosensors. Plant virus-like particles represent ideal nanoscaffolds for an extremely dense and precise immobilization of enzymes, due to their regular shape, high surface-to-volume ratio and high density of surface binding sites. In the present work, tobacco mosaic virus (TMV) particles were applied for the co-immobilization of penicillinase and urease onto the gate surface of a field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitor (EISCAP) with a p-Si-SiO₂-Ta₂O₅ layer structure for the sequential detection of penicillin and urea. The TMV-assisted bi-enzyme EISCAP biosensor exhibited a high urea and penicillin sensitivity of 54 and 85 mV/dec, respectively, in the concentration range of 0.1–3 mM. For comparison, the characteristics of single-enzyme EISCAP biosensors modified with TMV particles immobilized with either penicillinase or urease were also investigated. The surface morphology of the TMV-modified Ta₂O₅-gate was analyzed by scanning electron microscopy. Additionally, the bi-enzyme EISCAP was applied to mimic an XOR (Exclusive OR) enzyme logic gate. KW - urease KW - enzyme-logic gate KW - bi-enzyme biosensor KW - capacitive field-effect sensor KW - tobacco mosaic virus (TMV) KW - penicillinase Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/bios12010043 SN - 2079-6374 N1 - This article belongs to the Special Issue "Biosensors: 10th Anniversary Feature Papers" VL - 12 IS - 1 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Welden, Rene A1 - Jablonski, Melanie A1 - Wege, Christina A1 - Keusgen, Michael A1 - Wagner, Patrick Hermann A1 - Wagner, Torsten A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Light-Addressable Actuator-Sensor Platform for Monitoring and Manipulation of pH Gradients in Microfluidics: A Case Study with the Enzyme Penicillinase JF - Biosensors N2 - The feasibility of light-addressed detection and manipulation of pH gradients inside an electrochemical microfluidic cell was studied. Local pH changes, induced by a light-addressable electrode (LAE), were detected using a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with different measurement modes representing an actuator-sensor system. Biosensor functionality was examined depending on locally induced pH gradients with the help of the model enzyme penicillinase, which had been immobilized in the microfluidic channel. The surface morphology of the LAE and enzyme-functionalized LAPS was studied by scanning electron microscopy. Furthermore, the penicillin sensitivity of the LAPS inside the microfluidic channel was determined with regard to the analyte’s pH influence on the enzymatic reaction rate. In a final experiment, the LAE-controlled pH inhibition of the enzyme activity was monitored by the LAPS. KW - microfluidics KW - enzyme kinetics KW - actuator-sensor system KW - light-addressable electrode KW - light-addressable potentiometric sensor Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.3390/bios11060171 SN - 2079-6374 N1 - This article belongs to the Special Issue "Selected Papers from the 1st International Electronic Conference on Biosensors (IECB 2020)" VL - 11 IS - 6 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - BOOK A1 - Lauth, Jakob T1 - Physical chemistry in a nutshell: Basics for engineers and scientists N2 - This book is based on a multimedia course for biological and chemical engineers, which is designed to trigger students' curiosity and initiative. A solid basic knowledge of thermodynamics and kinetics is necessary for understanding many technical, chemical, and biological processes. The one-semester basic lecture course was divided into 12 workshops (chapters). Each chapter covers a practically relevant area of physical chemistry and contains the following didactic elements that make this book particularly exciting and understandable: - Links to Videos at the start of each chapter as preparation for the workshop - Key terms (in bold) for further research of your own - Comprehension questions and calculation exercises with solutions as learning checks - Key illustrations as simple, easy-to-replicate blackboard pictures Humorous cartoons for each workshop (by Faelis) additionally lighten up the text and facilitate the learning process as a mnemonic. To round out the book, the appendix includes a summary of the most popular experiments in basic physical chemistry courses, as well as suggestions for designing workshops with exhibits, experiments, and "questions of the day." Suitable for students minoring in chemistry; chemistry majors are sure to find this slimmed-down, didactically valuable book helpful as well. The book is excellent for self-study. KW - Physical chemistry KW - Thermodynamics as minor KW - Physical chemistry starters KW - Minor chemistry KW - Physical chemistry basics Y1 - 2023 SN - 978-3-662-67636-3 (Softcover) SN - 978-3-662-67637-0 (eBook) U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-67637-0 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Dellmann, Sophia Florence A1 - Glorius, J. A1 - Litvinov, Yu A. A1 - Reifarth, R. A1 - Al-Khasawneh, Kafa A1 - Aliotta, M. A1 - Bott, L. A1 - Brückner, Benjamin A1 - Bruno, C. G. A1 - Chen, Ruijiu A1 - Davinson, T. A1 - Dickel, T. A1 - Dillmann, Iris A1 - Dmytriev, D. A1 - Erbacher, P. A1 - Freire-Fernández, D. A1 - Forstner, Oliver A1 - Geissel, H. A1 - Göbel, K. A1 - Griffin, Christopher J. A1 - Grisenti, R. A1 - Gumberidze, Alexandre A1 - Haettner, Emma A1 - Hagmann, Siegbert A1 - Heil, M. A1 - Heß, R. A1 - Hillenbrand, P.-M. A1 - Joseph, R. A1 - Jurado, B. A1 - Kozhuharov, Christophor A1 - Kulikov, I. A1 - Löher, Bastian A1 - Langer, Christoph A1 - Leckenby, Guy A1 - Lederer-Woods, C. A1 - Lestinsky, M. A1 - Litvinov, S. A. A1 - Lorenz, B. A. A1 - Lorenz, E. A1 - Marsh, J. A1 - Menz, Esther Babette A1 - Morgenroth, T. A1 - Petridis, N. A1 - Pibernat, Jerome A1 - Popp, U. A1 - Psaltis, Athanasios A1 - Sanjari, Shahab A1 - Scheidenberger, C. A1 - Sguazzin, M. A1 - Sidhu, Ragandeep Singh A1 - Spillmann, Uwe A1 - Steck, M. A1 - Stöhlker, T. A1 - Surzhykov, A. A1 - Swartz, J. A. A1 - Törnqvist, H. A1 - Varga, L. A1 - Vescovi, Diego A1 - Weick, H. A1 - Weigand, M. A1 - Woods, P. A1 - Xing, Y. A1 - Yamaguchi, Taiyo T1 - Proton capture on stored radioactive ¹¹⁸Te ions JF - EPJ Web of Conferences N2 - Experimental determination of the cross sections of proton capture on radioactive nuclei is extremely difficult. Therefore, it is of substantial interest for the understanding of the production of the p-nuclei. For the first time, a direct measurement of proton-capture cross sections on stored, radioactive ions became possible in an energy range of interest for nuclear astrophysics. The experiment was performed at the Experimental Storage Ring (ESR) at GSI by making use of a sensitive method to measure (p,γ) and (p,n) reactions in inverse kinematics. These reaction channels are of high relevance for the nucleosyn-thesis processes in supernovae, which are among the most violent explosions in the universe and are not yet well understood. The cross section of the ¹¹⁸Te(p,γ) reaction has been measured at energies of 6 MeV/u and 7 MeV/u. The heavy ions interacted with a hydrogen gas jet target. The radiative recombination process of the fully stripped ¹¹⁸Te ions and electrons from the hydrogen target was used as a luminosity monitor. An overview of the experimental method and preliminary results from the ongoing analysis will be presented. Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1051/epjconf/202327911018 SN - 2100-014X N1 - Volume 279, 2023. Nuclear Physics in Astrophysics – X (NPA-X 2022). VL - 279 IS - Article Number: 11018 SP - 1 EP - 5 PB - EDP Sciences ER - TY - RPRT A1 - Haeger, Gerrit A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - Abschlussbericht Teil II: Eingehende Darstellung Neue biobasierte Lipopeptide aus nachhaltiger Produktion (LipoPep) Y1 - 2023 N1 - Förderkennzeichen: 13FH256PA6 Titel: FHprofUnt 2016: Neue biobasierte Lipopeptide aus nachhaltiger Produktion Laufzeit: 01.02.2019 – 31.10.2022 ER - TY - JOUR A1 - Trapp, Svenja A1 - Lammers, Tom A1 - Engudar, Gokce A1 - Hoehr, Cornelia A1 - Denkova, Antonia G. A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - de Kruijff, Robin M. T1 - Membrane-based microfluidic solvent extraction of Ga-68 from aqueous Zn solutions: towards an automated cyclotron production loop JF - EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry KW - Microfluidic solvent extraction KW - Ga-68 KW - Cyclotron production KW - Medical radionuclide production KW - Metal contaminants Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1186/s41181-023-00195-2 SN - 2365-421X VL - 2023 IS - 8, Article number: 9 SP - 1 EP - 14 PB - Springer Nature ER - TY - INPR A1 - Greiner, Lasse A1 - Jeromin, Günter Erich A1 - Sithole, Patience A1 - Petersen, Soenke T1 - Preprint: Studies on the enzymatic reduction of levulinic acid using Chiralidon-R and Chiralidon-S T2 - ChemRxiv N2 - The enzymatic reduction of levulinic acid by the chiral catalysts Chiralidon-R and Chiralidon-S which are commercially available superabsorbed alcohol dehydrogenases is described. The Chiralidon®-R/S reduces the levulinic acid to the (R,S)-4-hydroxy valeric acid and the (R)- or (S)- gamma-valerolactone. KW - Levulinic acid KW - Chiralidon-R KW - Chiralidon-S KW - 4-hydroxy valeric acid KW - (R)- or (S)- gamma-valerolactone Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-jlvcv ER - TY - JOUR A1 - El Bergui, Omnia A1 - Abouabdillah, Aziz A1 - Bourioug, Mohamed A1 - Schmitz, Dominik A1 - Biel, Markus A1 - Aboudrare, Abdellah A1 - Krauss, Manuel A1 - Jomaa, Ahlem A1 - Romuli, Sebastian A1 - Müller, Joachim A1 - Fagroud, Mustapha A1 - Bouabid, Rachid T1 - Innovative solutions for drought: Evaluating hydrogel application on onion cultivation (Allium cepa) in Morocco JF - Water N2 - Throughout the last decade, and particularly in 2022, water scarcity has become a critical concern in Morocco and other Mediterranean countries. The lack of rainfall during spring was worsened by a succession of heat waves during the summer. To address this drought, innovative solutions, including the use of new technologies such as hydrogels, will be essential to transform agriculture. This paper presents the findings of a study that evaluated the impact of hydrogel application on onion (Allium cepa) cultivation in Meknes, Morocco. The treatments investigated in this study comprised two different types of hydrogel-based soil additives (Arbovit® polyacrylate and Huminsorb® polyacrylate), applied at two rates (30 and 20 kg/ha), and irrigated at two levels of water supply (100% and 50% of daily crop evapotranspiration; ETc). Two control treatments were included, without hydrogel application and with both water amounts. The experiment was conducted in an open field using a completely randomized design. The results indicated a significant impact of both hydrogel-type dose and water dose on onion plant growth, as evidenced by various vegetation parameters. Among the hydrogels tested, Huminsorb® Polyacrylate produced the most favorable outcomes, with treatment T9 (100%, HP, 30 kg/ha) yielding 70.55 t/ha; this represented an increase of 11 t/ha as compared to the 100% ETc treatment without hydrogel application. Moreover, the combination of hydrogel application with 50% ETc water stress showed promising results, with treatment T4 (HP, 30 kg, 50%) producing almost the same yield as the 100% ETc treatment without hydrogel while saving 208 mm of water. KW - water economy KW - yield KW - deficit irrigation KW - hydrogel KW - onion Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.3390/w15111972 VL - 15 IS - 11 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - GEN A1 - Braun, Lena A1 - Krafft, Simone A1 - Tippkötter, Nils T1 - Combined supercritical carbon dioxide extraction and chromatography of the algae fatty linoleic and linolenic acid T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - A method for the integrated extraction and separation of fatty acids from algae using supercritical CO2 is presented. Desmodesmus obliquus and Chlorella sorokiniana were used as algae. First, a method for chromatographic separation of fatty acids of different degrees of saturation was established and optimized. Then, an integrated method for supercritical extraction was developed for both algal species. It was also verified whether prior cell disruption was beneficial for extraction. In developing the method for chromatographic separation, statistical experimental design was used to determine the optimal parameter settings. The methanol content in the mobile phase proved to be the most important parameter for successful separation of the three unsaturated fatty acids oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. Supercritical extraction with dried algae showed that about four times more fatty acids can be extracted from C. sorokiniana relative to the dry mass used. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.202255308 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet and DECHEMA‐BioTechNet Jahrestagungen 2022 together with 13th ESBES Symposium 2022, 12. - 15. September 2022, Eurogress Aachen VL - 94 IS - 9 SP - 1304 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Krafft, Simone A1 - Kuka, Katrin A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Utilization of Lolium perenne varieties as a renewable substrate for single-cell proteins, lactate, and composite materials T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Lolium perenne (perennial ryegrass) is aproductive and high-quality forage grass indigenous to Southern Europe, temperate Asia, and North Africa. Nowadays it is widespread and the dominant grass species on green areas in temperate climates. This abundant source of biomass is suitable for the development of bioeconomic processes because of its high cellulose and water-soluble carbohydrate content. In this work, novel breeds of the perennial ryegrass are being examined with regards to their quality parameters and biotechnological utilization options within the context of bioeconomy. Three processing operations are presented. In the first process, the perennial ryegrass is pretreated by pressing or hydrothermal extraction to derive glucosevia subsequent enzymatic hydrolysis of cellulose. A yield of up to 82 % glucose was achieved when using the hydrothermal ex-traction as pretreatment. In a second process, the ryegrass is used to produce lactic acid in high concentrations. The influence of the growth conditions and the cutting time on the carboxylic acid yield is investigated. A yield of lactic acid of above 150 g kg⁻¹ dry matter was achieved. The third process is to use Lolium perenne as a substrate in the fermentation of K. marxianus for the microbial production of single-cell proteins. The perennial ryegrass is screw-pressed and the press juice is used as medium. When supplementing the press juice with yeast media components, a biomass concentration of up to 16 g L⁻¹ could be achieved. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.202255306 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet and DECHEMA‐BioTechNet Jahrestagungen 2022 together with 13th ESBES Symposium 2022, 12. - 15. September 2022, Eurogress Aachen VL - 94 IS - 9 SP - 1303 EP - 1304 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Varriale, Ludovica A1 - Kuka, Katrin A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Use of a green biomass in a biorefinery platform T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - The emerging environmental issues due to the use of fossil resources are encouraging the exploration of new renewable resources. Biomasses are attracting more interest due to the low environmental impacts, low costs, and high availability on earth. In this scenario, green biorefineries are a promising platform in which green biomasses are used as feedstock. Grasses are mainly composed of cellulose and hemicellulose, and lignin is available in a small amount. In this work, a perennial ryegrass was used as feedstock to develop a green bio-refinery platform. Firstly, the grass was mechanically pretreated, thus obtaining a press juice and a press cake fraction. The press juice has high nutritional values and can be employed as part of fermentation media. The press cake can be employed as a substrate either in enzymatic hydrolysis or in solid-state fermentation. The overall aim of this work was to demonstrate different applications of both the liquid and the solid fractions. For this purpose, the filamentous fungus A. niger and the yeast Y. lipolythica were selected for their ability to produce citric acid. Finally, the possibility was assessed to use the press juice as part of fermentation media to cultivate S. cerevisiae and lactic acid bacteria for ethanol and lactic acid fermentation. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.202255095 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet and DECHEMA‐BioTechNet Jahrestagungen 2022 together with 13th ESBES Symposium 2022, 12. - 15. September 2022, Eurogress Aachen VL - 94 IS - 9 SP - 1299 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Rothkranz, Berit A1 - Krafft, Simone A1 - Tippkötter, Nils T1 - Media optimization for sustainable fuel production: How to produce biohydrogen from renewable resources with Thermotoga neapolitana T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Hydrogen is playing an increasingly important role in research and politics as an energy carrier of the future. Since hydrogen has commonly been produced from methane by steam reforming, the need for climate-friendly, alternative production routes is emerging. In addition to electrolysis, fermentative routes for the production of so-called biohydrogen are "green" alternatives. The application of microorganisms offers the advantage of sustainable production from renewable resources using easily manageable technologies. In this project, the hyperthermophilic, anaerobic microorganism Thermotoga neapolitana is used for the productio nof biohydrogen from renewable resources. The enzymatically hydrolyzed resources were used in fermentation leading to yield coefficients of 1.8 mole H₂ per mole glucose when using hydrolyzed straw and ryegrass supplemented with medium, respectively. These results are similar to the hydrogen yields when using Thermotoga basal medium with glucose (TBGY) as control group. In order to minimize the supplementation of the hydrolysate and thus increase the economic efficiency of the process, the essential media components were identified. The experiments revealed NaCl, KCl, and glucose as essential components for cell growth as well as biohydrogen production. When excluding NaCl, a decrease of 96% in hydrogen production occured. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.202255305 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet and DECHEMA‐BioTechNet Jahrestagungen 2022 together with 13th ESBES Symposium 2022, 12. - 15. September 2022, Eurogress Aachen VL - 94 IS - 9 SP - 1298 EP - 1299 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - RPRT A1 - Tippkötter, Nils T1 - TreBec - Herstellung eines Mehrwegbechers aus Treber : Sachbericht zum Verwendungsnachweis N2 - Laufzeit des Vorhabens und Berichtszeitraum: 01.10.2020-30.09.2021 Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.2314/KXP:1858723302 N1 - Förderkennzeichen BMBF 031B1037 PB - FH Aachen CY - Jülich ER - TY - GEN A1 - Sieker, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland A1 - Bart, H.-J. A1 - Heinzle, E. T1 - Grüne Bioraffinerie: Ganzheitliche Nutzung von Grassilage für die Herstellung von Grund-und Feinchemikalien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Gras hat ein hohes Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Bei ungeeigneter Lagerung verderben Gräser allerdings innerhalb weniger Tage. Dieser Nachteil kann durch die Silierung des Grasschnittes behoben werden. Eines der wichtigsten in der Silage enthaltenen Produkte ist die Milchsäure. Um diese für weitere Aufarbeitungsschritte zugänglich zu machen, wird aus der Silage ein Presssaft hergestellt. Die Milchsäure wird aus einem Silagepresssaft mittels Extraktion durch ionische Flüssigkeiten isoliert. Dabei wird zum einen eine reine Milchsäure hergestellt, die z. B. für die Herstellung von Polymilchsäure genutzt werden kann. Zum anderen wird ein weniger aufgereinigter Extrakt gewonnen, der für die fermentative Produktion von L-Lysin und 1,2-Propandiol genutzt werden soll. Im Rahmen des Projekts erfolgt die gentechnische Optimierung von Corynebacterium glutamicum für die Umsetzung von Milchsäurezu L-Lysin. Die im nach der Pressung verbleibenden Presskuchen enthaltenen Grasfasern bestehen zu einem großen Teil aus Polysacchariden. Diese werden hydrolysiert und die dabei freigesetzten Zucker zu Grundchemikalien wie Ethanol oder Itakonsäure fermentiert. Im Rahmen einer vollständigen Nutzung der Silage wird das Raffinat aus der Milchsäureextraktion als Mediumsupplement in der Fermentation eingesetzt, was die Zugabe weiterer Medienbestandteile überflüssig macht. Die Rückstände der Hydrolysen und Fermentationen sollen darüberhinaus für die Herstellung von Biogas genutzt werden. Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050321 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1564 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Engel, Mareike A1 - Thieringer, Julia A1 - Tippkötter, Nils T1 - Linking bioprocess engineering and electrochemistry for sustainable biofuel production T2 - Young Researchers Symposium, YRS 2016. Proceedings N2 - Electromicrobial engineering is an emerging, highly interdisciplinary research area linking bioprocesses with electrochemistry. In this work, microbial electrosynthesis (MES) of biobutanol is carried out during acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentations with Clostridium acetobutylicum. A constant electric potential of −600mV (vs. Ag/AgCl) with simultaneous addition of the soluble redox mediator neutral red is used in order to study the electron transfer between the working electrode and the bacterial cells. The results show an earlier initiation of solvent production for all fermentations with applied potential compared to the conventional ABE fermentation. The f inal butanol concentration can be more than doubled by the application of a negative potential combined with addition of neutral red. Moreover a higher biofilm formation on the working electrode compared to control cultivations has been observed. In contrast to previous studies, our results also indicate that direct electron transfer (DET) might be possible with C. acetobutylicum. The presented results make microbial butanol production economically attractive and therefore support the development of sustainable production processes in the chemical industry aspired by the “Centre for resource-efficient chemistry and raw material change” as well as the the project “NanoKat” working on nanostructured catalysts in Kaiserslautern. Y1 - 2016 N1 - Young Researchers Symposium, YRS 2016, 14th - 15th April 2016, Fraunhofer-Zentrum Kaiserslautern SP - 49 EP - 53 PB - Fraunhofer Verlag CY - Karlsruhe ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Neitmann, E. A1 - Sohling, U. A1 - Ruf, F. A1 - Ulber, Roland T1 - Anaerobe Produktion von ABE-Lösungsmitteln aus an Bleicherde adsorbiertem Öl T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Mit Palmöl beladene Bleicherde wurde auf die Anwendbarkeit als Rohstoff zur Bildung von Aceton, Ethanol und Butanol (ABE) untersucht. Nach der Abtrennung des entfärbten bzw. gebleichten Öls bestehen 20–40 % (w/w) des Bleicherderückstands aus adsorbiertem Öl. Somit stellt das Mineral einen wertvollen Rohstoff dar. Zur Produktion der Lösungsmittel wurde das gebundene Öl hydrolysiert. Das freigesetzte Glycerin diente als Substrat einer nachfolgenden anaeroben Fermentation zu den ABE-Lösungsmitteln. Die Fermentationen wurden mit verschiedenen Clostridien-Stämmen durchgeführt, von denen einige lipolytische Aktivität aufweisen. Der Ölgehalt der Bleicherde betrug 28 % der Adsorbermasse. Für die Hydrolyse wurden drei Ansätze untersucht: 1. die direkte Fermentation des Adsorbers mit lipolytisch aktiven Clostridien, 2. der Einsatz von Lipasen und die Fermentation des resultierenden Überstands und 3. die Kofermentation mit einer lipolytisch aktiven Hefe. Jeder der drei Ansätze führte zu einerHydrolyse des Öls und Wachstum der Mikroorganismen. Der Einsatz von Lipasen resultierte in einer vollständigen und der schnellsten Hydrolyse des Öls. Eine Glycerinkonzentration von 13,4 g/L konnte erreicht werden. Die anaerobe Fermentation der verschiedenen Clostridien auf Minimalmedien verlief erfolgreich. Der Vergleich der Fermentationen der Bleicherdehydrolysate zeigte, dass das Hydrolysat wachstumsinhibierende Substanzen enthält. Unter diesen Bedingungen konnte eine Ausbeute von Y P/S = 0,11 erzielt werden. Der Einsatz eines Ionenaustauschers zur Reinigung des Hydrolysats vor der Fermentation resultierte in einer Verbesserung des Wachstums Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200950075 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet‐Jahrestagung 2009 und 27. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 8.- 10. September 2009, Mannheim VL - 81 IS - 8 SP - 1217 EP - 1218 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Maurer, S. A1 - Pasteur, A. A1 - Kampeis, P. A1 - Ulber, Roland T1 - Hochgradient-Magnetseparation von Fermentationsprodukten–FEM Simulation der Filtermatrix T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Durch den Einsatz magnetisierbarer Partikel lassen sich Stoffwechselprodukte direkt und selektiv aus feststoffreichen Fermentationssuspensionen abtrennen. Im Gegensatz zu klassischen Adsorbermaterialien können magnetisierbare Partikel mit sehr geringen Durchmessern verwendet werden. Zur deren Abtrennung ist jedoch ein hoher Magnetfeldgradient notwendig. Dieser wird in der Regel durch in der Trennkammer bzw. dem Magnetfeld eingebrachte magnetisierbare Drähte realisiert. Bei der Auslegung der Drahtgitter ist ein Kompromiss zwischen Abtrennrate und Durchlässigkeit nötig. Die Ausrichtung der Drähte in Relation zum Magnetfeld, deren Abstand sowie die geometrische Anordnung können hierbei variiert werden. Zum Verständnis der Einflüsse auf das sich ausbildende Magnetfeld und die Fluiddynamik wurden Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt und experimentell überprüft. Hierfür wurden die Drähte unter Variation von Anzahl, Richtung und Anordnung in den Hochgradient-Magnetseparator eingebracht. Erste Verifizierungen der Simulationen zeigen, dass die in Magnetfeldrichtung ausgerichteten Drähte (x-Achse) über die geringste Partikelrückhaltefähigkeit verfügen. Die Drähte der y- und z-Achse halten den größten Anteil der Magnetpartikel zurück, wobei die Drähte in y-Richtung den höchsten Feldgradienten ausbilden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass eine rhomboedrische Drahtanordnung der kubischen vorzuziehen ist. Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050217 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1361 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Schlegel, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Sequentielle Extraktion von Cellulose zur effizienten Nutzung der Stoffströme in der Holzbioraffinerie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In der Reihe der nachwachsenden Rohstoffe besitzt Holz als erneuerbare und umweltfreundliche Ressource ein großes Potenzial. Über 11 Mio. ha Holz, das laut der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) auch für industrielle Zwecke genutzt werden kann, wuchsen im Jahr 2013 allein auf bundesdeutscher Fläche. 56,8 Mio. m³ jährlicher Holzeinschlag in den letzten zehn Jahren wurde zu knapp der Hälfte stofflich und der Rest energetisch verwertet. Im Rahmen dieser Arbeit konnte auf der Basis vom Holz der Buche, die nach Fichte und Kiefer die dritthäufigste Baumart in Deutschland ist und 15% der deutschen Waldfläche ausmacht, die Fraktionierung der polymeren Hauptbestandteile mit niedrigem energetischen Einsatz erreicht werden. Hierbei werden in einem nachgeschalteten Extraktionsprozess die beiden Komponenten Hemicellulose und Lignin in flüssiger Form von der finalen festen Cellulosefraktion abgetrennt. Die Extraktion der Hemicellulose erfolgt durch eine Liquid Hot Water (LHW)-Behandlung. Untersucht wird der katalytische Zusatz anorganischer Säuren wie H₃PO₄ und H₂SO₄. Im Hinblick auf die weitere Verwertung von Lignin zu aromatischen Synthesebausteinen kommt die Organosolv-Extraktion mit einem Ethanol/Wasser-Gemisch zum Einsatz. Von Vorteil ist die weitere Verwendung beider Stoffströme ohne Fällungsschritt und nachteiliger Verdünnung der Hemicellulose. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450308 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Möhring, S. A1 - Wulfhorst, H. A1 - Capitain, C. A1 - Roth, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Fractioning of lignocellulosic biomass: Scale-down and automation of thermal pretreatment for parameter optimization T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In order to efficiently convert lignocellulose, it is often necessary to conduct a pretreatment. The biomass considered in this study typically comprises of agricultural and horticultural residues, as well as beechwood. A very environmentally friendly method, namely, fungal pretreatment using white-rot fungi, leads to an enhanced enzymatic hydrolysis. In contrast to other processes presented, the energy input is extremely low. However, the fungal growth on the lignocellulosic substrates takes several weeks at least in order to be effective. Thus, the reduction of chemicals and energy for thermal processing is a target of our current research. Liquid hot water (LHW) and solvent-based pretreatment (OrganoSolv) require more complex equipment, as they depend on high temperatures (160 – 180 °C) and enhanced pressure (up to 20 bar). However, they prove to be promising processes in regard to the fractioning of lignocellulose. For optimal lignin recovery the parameters differ from those established in cellulose extraction. A novel screening system scaled down to a reaction volume of 100 mL has been developed and successfully tested for this purpose. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650288 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1229 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Sieker, T. A1 - Wiesen, S. A1 - Duwe, A. A1 - Roth, J. A1 - Ulber, Roland T1 - Simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) sowie Produktion von Aceton, Butanol, Ethanol (ABE) und Dicarbonsäuren aus technischer Cellulose T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Technische Cellulose wurde als möglicher Rohstoff zur fermentativen Produktbildung untersucht. Hierfür wird Cellulose in der Lignocellulose-Bioraffinerie hergestellt und daraus Hydrolysat gewonnen. Die Prüfung der technischen Hydrolysate als Substrate erfolgte anhand eines breiten Spektrums an Bioprodukten, von Kraftstoffen wie Ethanolund Butanol, bis zu den Dicarbonsäuren Itacon- und Bernsteinsäure. Dabei werden Bakterien, Hefen und Pilze als Produktionsorganismen eingesetzt. Die einzelnen Herstellverfahren stellen unterschiedliche Anforderungen an die Substrathandhabung. Im Fall der Ethanol- und Butanol-Gewinnung kann eine simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) durchgeführt werden. Aufgrund der Produkttoxizität erfordert die Butanol-Herstellung dabei eine In-situ-Produktabtrennung durch Lösemittelimprägnierte Partikel. Die Herstellung der beiden Dicarbonsäuren unterscheidet sich in der Sensitivität der verwendeten Mikroorganismen gegenüber Inhibitoren, die in Spuren im Hydrolysat enthalten sind. Die Bernteinsäurebildung mit Actinobacillussuccinogenes kann mit unbehandeltem Hydrolysat erfolgen. Dagegen erfordert die Gewinnung von Itaconsäure mit A. terreus eine Detoxifizierung des Hydrolysats. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sämtliche Bioraffinerie-Hydrolysate als Substrate für unterschiedliche Fermentationen geeignet sind. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450297 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1518 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Pasteur, A. A1 - Ulber, Roland T1 - Magnetisch abtrennbare Gold-Nanopartikel zur katalytischen Zuckeroxidation T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Glucose ist ein primäres Zwischenprodukt der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Cellulose. Die wertsteigernde Weiterverarbeitung des Monosaccharids erfolgt häufig in Form vonFermentationsprozessen, jedoch kann der Rohstoff auch für zahlreiche chemische Verarbeitungsstufen genutzt werden. Ein großtechnisch relevanter Prozess ist die Herstellung von Gluconsäure (GS), die u. a. als Nahrungsmittelzusatz (E 574) eingesetzt wird. Die Darstellung der Säure erfolgt durch Oxidation von Glucose mit magnetisierbarem Gold-Nano-Katalysator. Die Rückgewinnung des Katalysators aus der Reaktionslösung wurde unter Einwirkung eines Magnetfeldgradienten verwirklicht. Die Synthese der magnetischen Goldkatalysatoren (sowohl Trägerpartikel als auch Gold-Nanopartikel) wurde durch nass-chemische Fällungsreaktionen durchgeführt. Die Charakteristiken der neuen Materialen konnte durch Messungen des PCD-Potenzials, Laserbeugung und REM/EDX untersucht werden. So wurden u. a. Partikeldurchmesser von 25 lm und ein Goldgehaltvon 1,03 % ermittelt. Weiterhin wurden für die Goldkatalysatoren optimale Reaktionsbedingungen für die Glucoseoxidation im geregelten Rührkesselreaktor etabliert. Hierdurch konnten eine Produktselektivität von 100 % und eine Wiederverwendbarkeit der Partikel über mindestens zehn Zyklen erreicht werden. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250393 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe VL - 84 IS - 8 SP - 1328 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wiesen, S. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Duwe, A. A1 - Ulber, Roland T1 - Aceton-Butanol-Ethanol (ABE)-Fermentation von Organosolv-Holzhydrolysaten T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Lösungsmittelherstellung durch Clostridien konnte wirtschaftlich nicht mit der chemischen Synthese von Lösungsmitteln auf Erdölbasis konkurrieren und wurde in den frühen 1960er Jahren nahezu vollständig eingestellt. Das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen hat in den letzten Jahren zu einem Wiederaufleben der ABE-Fermentation geführt. Aufgrund seiner höheren Energiedichte im Vergleich zu Ethanol ist Biobutanol als Energieträgerbesonders interessant und bietet sich z. B. als Produkt einer Bioraffinerie der 2. Generation an. Für die beschriebenen Experimente wird durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz verwendet. Der Faserstoff wird mithilfe von CTec2-Enzymen hydrolysiert, wobei der erhaltene Überstand eine Glucosekonzentration von 66 g L⁻¹ aufweist. Auf der Basis dieses Materials können mit Clostridium acetobutylicum Butanol-Ausbeuten erzielt werden, die mit denen unter Verwendung von reinen Zuckern vergleichbar sind. Dem Problem der hohen Produktinhibierung wird mit einer In-situ-Produktaufarbeitung begegnet. Mithilfe von Lösungsmittelimprägnierten Partikeln (SIPs) kann die Produktausbeute drastisch gesteigert werden, indem die gebildeten Lösungsmittel durch das auf dem Partikel imprägnierte Lösungsmittel während der Fermentation extrahiert werden. Zudem wird hierdurch die weitere Produktaufarbeitungstark vereinfacht. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250262 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe VL - 84 IS - 8 SP - 1308 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Ross-Jones, J. A1 - Teumer, T. A1 - Capitain, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Krause, M. J. A1 - Methner, F.-J. A1 - Rädle, M. T1 - Analytical methods for in-line characterization of beer haze T2 - Trends in Brewing N2 - In most beers, producers strive to minimize haze to maximize visual appeal. To detect the formation of particulates, a measurement system for sub-micron particles is required. Beer haze is naturally occurring, composed of protein or polyphenol particles; in their early stage of growth their size is smaller than 2 µm. Microscopy analysis is time and resource intensive; alternatively, backscattering is an inexpensive option for detecting particle sizes of interest. Y1 - 2018 N1 - Trends in Brewing, April 8 –12, 2018, Ghent, Belgium ER - TY - GEN A1 - Capitain, C. C. A1 - Lukeba, L. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Biomimetische Klebstoffe aus Organosolv-Lignin T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Aufgrund von EU-Regularien und Umweltinitiativen wächst der Markt für nachhaltige und abbaubare Klebstoffe stetig. Organosolv (OS)-Lignin ist ein kommerziell wenig ertragreicher Nebenstrom der Lignocellulose-Bioraffinerie. Durch das "Nachahmen" der Adhäsionseigenschaften mit strukturverwandten Muschel-Aminosäuren soll OS-Lignin in einen starkes, vollständig biobasiertes Adhäsiv umgewandelt werden. Funktionsweisend für die Adhäsion des Muschelklebstoffes ist die Catecholgruppe der Aminosäure L-DOPA. Die laccase-katalysierte Polymerisationsreaktion von Lignin und L-DOPA ist schwierig zu kontrollieren, da L-DOPA eine Ringschlussreaktion eingeht. Stattdessen wurde eine zweistufige Reaktion mit einem Diamin als Ankermolekül etabliert. Die Catecholgruppe, die im zweiten Schritt enzymatisch an das Lignin-Amin gebunden wird, kann durch Komplexbildung mit Fe(III)-Ionen sowohl zur Adhäsion als auch zur Kohäsion des Klebstoffes beitragen. Der Lignin-Catechol-Klebstoff ist frei von petrochemischen Chemikalien und biologisch abbaubar. In ersten Stirnzugversuchen konnte eine Haftkraft von 0,3 MPa erreicht werden. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201855076 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung und 33. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2018, 10. - 13. September 2018, Eurogress Aachen VL - 90 IS - 9 SP - 1167 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Engel, M. A1 - Bayer, H. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Kommt es in Elektrofermentationen mit Clostridium acetobutylicum zu einer Eisenlimitierung? T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Das strikt anaerobe Bakterium Clostridium acetobutylicum bildet die Lösemittel Aceton, Butanol und Ethanol (ABE-Fermentation). Im Fall einer Eisenlimitierung kommt es zusätzlich zu einer Riboflavinsekretion (RF), was durch die gelbe Färbung des Kulturüberstands erkennbar ist. In dieser Arbeit wurde beobachtet, dass während Elektrofermentationen mit C. acetobutylicum bei –600 mV eine gelbe Färbung auftritt. Es wurde deshalb untersucht, ob eine Eisenlimitierung im bio-elektrochemischen System (BES) vorliegt. Hierzu wurden die Flavinspezien bei Kultivierungen in Medien mit einer Eisenlimitierung bzw. mit ausreichend Eisen in Serumflaschen sowie im BES mit und ohne angelegtem Potenzial verglichen. In den Serumflaschenversuchen wurden RF und Flavinadenindinukleotid (FAD)-Konzentrationen von ‡ 20 mg L⁻¹ sowie Flavinmononukleotid (FMN)-Konzentrationen von ca. 5 mg L⁻¹ detektiert. Bei ausreichender Eisenverfügbarkeit hingegen wurden in den Serumflaschen fast keine Flavine sekretiert. Im BES bei –600 mV hingegen wurde auch in diesen Kulturüberständen FMN und FAD (1–5 mg L⁻¹ ),jedoch kein RF gemessen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Flavinbildung im BES mit angelegtem Potenzial nicht mit der Flavinbildung unter Eisenlimitierung in Serumflaschen korreliert. Andere Faktoren für eine mögliche Flavinbildung werden aktuell näher betrachtet. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201855047 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung und 33. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2018, 10. - 13. September 2018, Eurogress Aachen VL - 90 IS - 9 SP - 1154 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roth, J. A1 - Möhring, M. A1 - Wulfhorst, H. A1 - Ulber, Roland T1 - Verwertung von Bioraffinerie-Stoffströmen am Beispiel von Einzellerproteinen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Nutzung von Biomasse aus pflanzlichen Abfällen für die stoffliche Verwertung rückt immer stärker in den Vordergrund. Dabei ist vor allem die ganzheitliche Verwertung der Stoffströme von Bedeutung, da diese einen integrativen Ansatz ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Produktion von Einzellerproteinen (Single-Cell Proteins, SCPs) mithilfe von unterschiedlichen Rohsubstraten dargelegt. Somit können Reststoffströme, die in keiner Konkurrenz zur Produktion von Lebensmitteln stehen, für die Herstellung von Futter- und auch Nahrungsmitteln Verwendung finden. Die zunächst thermisch vorbehandelten Ausgangsmaterialien stammen aus forstwirtschaftlichen und grünen Abfällen und ermöglichen durch eine anschließende enzymatische Hydrolyse die Freisetzung von Monosacchariden. Aus diesen erfolgt die SCP-Produktion fermentativ mithilfe der drei Modellorganismen Bakterium, Hefe und Pilz. Hierfür wird sowohl das flüssige Hydrolysat als auch der feste Reststoff auf der Basis einer Feststofffermentation genutzt. Auf diese Weise ist eine vollständige Verwertung der Ausgangsmaterialien möglich. Mit den gewonnen Daten erfolgt abschließend eine Bewertung der SCPs aus nachwachsenden Rohstoffen als alternative Proteinquelle. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450257 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1399 EP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Pasteur, A. A1 - Meyer, C. A1 - Kampeis, P. A1 - Diller, R. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufreinigung von Cephalosporin C durch poröse, selektiv-beschichtete Magnetpartikel T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die selektive Isolierung von Cephalosporin C (CPC) aus komplexen Fermentationssuspensionen unter Einsatz magnetischer Separation ist das Ziel dieser Arbeit. Das Verfahren wird im frühen Stadium der Aufarbeitung genutzt, um CPC zu stabilisieren und somit die Produktausbeute zu erhöhen. Als Adsorbersysteme für CPC wurden neben einem projektinternen magnetischen Material ND 10322, dessen Oberflächenladungen spezifisch für die Bindung des Zielmoleküls synthetisiert wurden, verschiedene kommerzielle Partikelsysteme verglichen. Es konnten massenspezifische Maximalbeladungen von 51 mg g⁻¹ erreicht werden. Weiterhin wurde die Stabilität von CPC untersucht. Unter optimalen Adsorptionsbedingungen kann CPC stabilisiert werden, so dass die Geschwindigkeitskonstante der Degradation des b-Lactam-Rings unter diesen Bedingungen unter 0,005 h⁻¹ liegt. Untersuchungen zur Wiederverwertbarkeit der neuen Adsorbers zeigten eine irreversible Bindung geringer CPC-Mengen nach dem ersten Einsatz. Nach zwölf Zyklen tritt eine irreversible Bindung von CPC ein, was zu einer signifikanten Reduktion der Adsorptionsfähigkeit führt. Die Anhäufung des CPC auf dem Adsorber konnte durch IR-Untersuchungen auf die Bildung einer Peptidbindung zwischen Carboxylgruppen des CPC und Aminogruppe der Adsorberoberfläche zurückgeführt werden. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250391 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe VL - 84 IS - 8 SP - 1369 EP - 1370 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Sieker, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Muffler, K. A1 - Ulber, Roland T1 - Herstellung von Ethanol, Phenolsäuren, organischen Säuren und Biogas durch vollständige Nutzung von Grassilage in einer Bioraffinerie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Gräser sind in der Lage, einen großen Teil der für eine biobasierte Wirtschaft benötigten Biomasse zur Verfügung zustellen. Um eine ganzjährige Nutzung des Grases zu gewährleisten, muss eine stabile Lagerung des Grases erreicht werden, was z. B. durch Silieren möglich ist. Die konservierende Wirkung der Silierung beruht auf der Bildung organischer Säuren. Um diese zu gewinnen, wird die Silage gepresst, die organischen Säuren über Flüssig/Flüssig-Extraktion aus dem Presssaft abgetrenntund mittels chromatographischer Methoden weiter aufgereinigt. Im präsentierten Konzept werden die im Presskuchen enthaltenen Lignocellulosen hydrolysiert und die erhaltenen Monosaccharide zu Ethanol fermentiert. Die Phenolsäuren, die in Gräsern die Rolle des Lignins übernehmen, können simultan mit der Hydrolyse der Polysaccharide enzymatisch abgetrennt und als Nebenprodukt gewonnen werden. Die nach der Abtrennung des Ethanols verbleibenden Fermentationsreststoffe werden für die Herstellung von Biogas verwendet. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250415 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe N1 - Die präsentierte Arbeit wird vom BMELV über die FNR gefördert (Förder-kennzeichen 22025407). VL - 84 IS - 8 SP - 1297 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Poth, S. A1 - Monzon, M. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Fermentation von Hydrolysaten aus Lignocellulose T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die ökonomische Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen für die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen geführt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen werden können. Die Fermentation erfolgt mit Cellulose- bzw. Hemicellulose-Fraktionen, welche durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen und anschließend enzymatisch hydrolysiert werden. Die in den Hydrolysaten enthaltenen Zuckermonomere dienen als Kohlenstoffquelle für die Produktion von Ethanol. Da sowohl Glucose als auch Xylose in den unterschiedlichen Fraktionen enthalten sind, wird zur Umsetzung dieser eine Co-Fermentation zweier Hefen durchgeführt. Im Rahmen der Optimierung dieser Fermentationen werden neben der Ergänzung der Hydrolysate durch notwendige Salze auch Verfahrenweisen wie Fed-Batch-Fermentationen untersucht. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher in diesem Rahmen geprüft wird, ist die enzymatische Hydrolyse der Lignocellulose-Fraktionen und die simultane Fermentation der dabei entstehenden Zucker in einem Schritt. Des Weiteren wurde die Eignung der Hydrolysate für die Biomasseproduktion anderer Mikroorganismen wie Escherichia coli getestet. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200950243 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet‐Jahrestagung 2009 und 27. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 8.- 10. September 2009, Mannheim N1 - Das hier vorgestellte Vorhaben wird durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe(FNR) gefördert: „Verbundvorhaben: Pilotprojekt Lignocellulose-Bioraffinerie, Teilvorhaben 1: Extraktverarbeitung, Enzymtechnologie, verfahrenstechnische Untersuchungen, Ökobilanzierung, Wirtschaftlichkeitsberechnungen“ (Förderkennzeichen: FNR 22027405). VL - 81 IS - 8 SP - 1220 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Eine magnetische horizontale Wirbelschicht für die Durchmischung und Rückhaltung von magnetisierbaren Mikropartikeln im Durchfluss T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Magnetisierbare Partikel als Träger von Katalysatoren können durch Anlegen eines magnetisches Feldes einfach und schnell abgetrennt werden. Die Wiedergewinnung von wertvollen Enzymen unter geringem Energie- und Materialeinsatz der magnetischen Abtrennung eröffnet einen Wettbewerbsvorteil für Produktionsprozesse. Die Abtrennung von magnetisierbaren Partikeln vom Überstand wird üblicherweise entweder durch Anlegen eines äußeren Magnetfelds und der resultierenden Ablagerung der Partikel an den Reaktorwänden oder durch Hochgradientenmagnetseparation (HGMS)durchgeführt. Beide Verfahren resultieren meist in der Bildung eines Filterkuchens aus Magnetpartikeln und den Feststoffen des Reaktionsmediums. Das magnetische horizontale Wirbelbett ermöglicht simultan eine kontinuierliche Reaktionsführung und die Rückhaltung der Partikel im Durchfluss. Die Partikelsuspension fließt durch einen Rohrreaktor, der in einem Magnetfeld mit wechselnden Feldgradienten eingebracht ist. Die Änderung des Magnetfeldgradienten erfolgt entgegen der Strömungsrichtung der Reaktionslösung. Durch alternierende Feldmaxima an den beiden Seiten des Reaktors werden die magnetisierbaren Partikel zu dessen Wänden gezogen. Bei Umkehrung des Feldes wandern die Partikel an die gegenüberliegende Reaktorwand. Durch Wahl einer geeigneten Wechselfrequenz kann eine kontinuierliche Durchmischung und Rückhaltung der Mikropartikel im durchströmten Rohr erreicht werden. Somit können Immobilisierungsreaktionen und Biotransformationen mit den Partikelsystemen im Durchfluss durchgeführt werden. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200950076 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet‐Jahrestagung 2009 und 27. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 8.- 10. September 2009, Mannheim VL - 81 IS - 8 SP - 1168 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Hafidi, Youssef A1 - El Hatka, Hicham A1 - Schmitz, Dominik A1 - Krauss, Manuel A1 - Pettrak, Jürgen A1 - Biel, Markus A1 - Ittobane, Najim T1 - Sustainable soil additives for water and micronutrient supply: swelling and chelating properties of polyaspartic acid hydrogels utilizing newly developed crosslinkers JF - Gels N2 - Drought and water shortage are serious problems in many arid and semi-arid regions. This problem is getting worse and even continues in temperate climatic regions due to climate change. To address this problem, the use of biodegradable hydrogels is increasingly important for the application as water-retaining additives in soil. Furthermore, efficient (micro-)nutrient supply can be provided by the use of tailored hydrogels. Biodegradable polyaspartic acid (PASP) hydrogels with different available (1,6-hexamethylene diamine (HMD) and L-lysine (LYS)) and newly developed crosslinkers based on diesters of glycine (GLY) and (di-)ethylene glycol (DEG and EG, respectively) were synthesized and characterized using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) and regarding their swelling properties (kinetic, absorbency under load (AUL)) as well as biodegradability of PASP hydrogel. Copper (II) and zinc (II), respectively, were loaded as micronutrients in two different approaches: in situ with crosslinking and subsequent loading of prepared hydrogels. The results showed successful syntheses of di-glycine-ester-based crosslinkers. Hydrogels with good water-absorbing properties were formed. Moreover, the developed crosslinking agents in combination with the specific reaction conditions resulted in higher water absorbency with increased crosslinker content used in synthesis (10% vs. 20%). The prepared hydrogels are candidates for water-storing soil additives due to the biodegradability of PASP, which is shown in an exemple. The incorporation of Cu(II) and Zn(II) ions can provide these micronutrients for plant growth. KW - micronutrients KW - swelling properties KW - biodegradable polymers KW - hydrogels KW - superabsorbent polymers KW - glycine KW - polyaspartic acid Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/gels10030170 SN - 2310-2861 VL - 10 IS - 3 SP - Artikel 170 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Nikolausz, Marcell A1 - Krafft, Simone A1 - Bonatelli, Maria A1 - Kumar, Vivekanantha A1 - Harms, Hauke A1 - Kuperjans, Isabel T1 - Optimization of the ex situ biomethanation of hydrogen and carbon dioxide in a novel meandering plug flow reactor: start-up phase and flexible operation JF - Bioengineering KW - methanation KW - plug flow reactor KW - bubble column KW - biomethane KW - P2G Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/bioengineering11020165 SN - 2306-5354 VL - 11 IS - 2 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - GEN A1 - Staub, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Suck, K. A1 - Sohling, U. A1 - Ulber, Roland T1 - Chromatographische Aufarbeitung von Molkekonzentrat mittels mineralischer Granulate T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Molke fällt im Rahmen der Käseherstellung allein in Deutschland in Mengen von über 11 Mio. Tonnen jährlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als Süßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine für die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zusätzlichen Wertschöpfungsschritt dar. In Kooperation mit der Süd Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kostengünstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verdünntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazitätund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverdünnung. KW - Adsorbentien KW - Molkenprotein Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050322 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1588 EP - 1589 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Zhang, M. A1 - Poth, S. A1 - Ulber, Roland T1 - Enzymatische Lignindegradierung unter Einsatz eines Optimierungsalgorithmus T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Lignine bestehen aus einem hochgradig vernetzten Polymer phenolischer Grundeinheiten. Diese Verbindungen sind eine Quelle vielversprechender chemischer Grundbausteine. Auch die enzymatische Modifikation der Materialeigenschaften des Lignins ist für dessen Anwendung von Interesse. Aufgrund der verschiedenen Bindungstypen im Lignin ist eine Auftrennung mit nur einem Enzym unwahrscheinlich. Vielmehr sind verschiedene mediatorgestützte Reaktionen notwendig. Pilze, wie z.B. T. versicolor, nutzen Enzymkombinationen zum Aufschluss des Lignins. Hierbei kommen Laccase, Ligninperoxidase und Manganperoxidase zum Einsatz. Die optimale Kombination der Enzyme und ihrer Mediatoren bzw. Stabilisatoren ist Ziel der Untersuchungen. Aufgrund der großen Parameteranzahl wurde ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Als Versuchsparameter wurden gewählt: die Verhältnisse der Enzyme, Ligninmasse, Konzentrationen an Eisen-, Mangan-, Oxalat-Ionen, ABTS, Violursäure und H₂O₂. Somit werden elf Parameter simultan optimiert. Als Algorithmus wurde ein Programm mit variabler Genkodierung entwickelt. Die Umsetzung des Lignins wird dabei über den verfolgt. Zurzeit ist ein enzymatischer Umsatz von 12% möglich. Als Referenz wurde eine chemische Lignindegradierung mit einem Umsatzvon 37% etabliert. Die sechs Generationen des Algorithmus zeigen eine Kongruenz der Enzymkonzentrationen von LiP, MnP und VeP, während Laccase keinen Einfluss hat. Des Weiteren beeinflussen die Konzentrationen von Mangan und Oxalat die Umsetzung, während die Variation von ABTS- und H₂O₂ nur eine geringe Auswirkung hat. KW - Enzymatischer Ligninabbau KW - Genetischer Algorithmus Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050707 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1601 EP - 1602 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Pasteur, A. A1 - Ludwig, B. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Diller, R. A1 - Kampeis, P. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - b-Lactame gehören zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im wässrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU geförderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess möglich. Zusätzlich kommt es zur Einsparung an Lösungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Trägermaterial für die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbrühe erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gewährleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filamentöse Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix. KW - β-Lactame KW - Magnetische Adsorbermaterialien Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050270 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1587 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Poth, S. A1 - Monzon, M. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Lignocellulose-Bioraffinerie: Simultane Verzuckerung und Fermentation T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die am häufigsten genutzten Rohstoffe für die Produktion von Treibstoffen und Chemikalien sind fossilen Ursprungs. Da diese limitiert sind, werden im Hinblick auf die Nachhaltigkeit alternative, erneuerbare Rohstoffquellen intensiv untersucht. Vielversprechend in diesem Kontext sind die in Lignocellulose enthaltenen Zucker, die beispielsweise zur Produktion von Ethanol genutzt werden können. In der Regel sind für eine Lig-nocellulose-Bioraffinerie mehrere Prozessschritte notwendig: Vorbehandlung, Verzuckerung und Fermentation. Um diesen Prozess einfacher zu gestalten, ist es möglich, die Verzuckerung und die Fermentation in einem Schritt durchzuführen (SSF). Als Substrat wird hier Cellulose-Faserstoff verwendet, der durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossen wurde. Die Hydrolyse erfolgt mit kommerziell erhältlichen Enzymen und für die Fermentation zu Ethanol werden zwei Hefen verwendet. Beim SSF-Verfahren konnte, im Vergleich zur entkoppelten Verfahrensweise, trotz bestehender Unterschiede in den Temperatur-Optima von Enzymen und Hefen eine Steigerung in der Ethanol-Ausbeute von 0,15 auf 0,2 gg⁻¹ beobachtet werden. Um wirtschaftliche Ausbeuten und Konzentrationen des Produkts erzielen zu können, ist es notwendig den Prozess weiter zu optimieren. Im Einzelfall muss überprüft werden, ob diese Verfahrensweise auch für die Produktion anderer interessanter Stoffe (wie Itaconsäure, Bernsteinsäure) geeignet ist. KW - Lignocellulose-Bioraffinerie KW - Prozessintegration Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050360 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1568 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Kuthan, K. A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Tropfenbasierte Enzymreaktionen auf Glasoberflächen im μL-Maßstab mit ortsaufgelöster pL-Dosierung der Reaktanden T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Mit der Entwicklung wässriger Tropfen, die mit einer schützenden Hülle magnetisierbarer, hydrophober Partikel umgeben sind, ergeben sich neue Möglichkeiten im Bereich der Mikrofluidik. So können die Tropfen als flüssige Mikroreaktoren eingesetzt werden. Der wässrige Kern dieser Mikroreaktoren besteht aus einer Substratlösung für enzymatische Umsetzungen. Durch Bewegen der Mikroreaktoren können diese über immobilisierten Enzymen positioniert werden, um so einen enzymatischen Umsatz innerhalb der Mikroreaktoren zu realisieren. Hierfür wurde eine neue Mikroreaktorplattform-Technologie etabliert. Die Mikroreaktoren können aufgrund ihrer magnetisierbaren Hüllenpartikel über elektromagnetische Spulen bewegt werden. Die Bewegung erfolgt dabei mit einer automatisierten Aktuatorplattform, bestehend aus einer 3x3 Doppelspulenmatrix mit Magnetkernen. Als modellhaftes Reaktionssystem wird eine Enzymkaskade eingesetzt, die sich aus einer b-Glucosidase, Glucose-Oxidase und Meerrettichperoxidase zusammensetzt. Primär untersuchte Substrate sind Fluorescein-di-b-D-glucopyranoside, und 1-(3,7-Dihydroxy-10H-phenoxazin-10-yl)-ethanon, bei deren Umsatz fluoreszierende Produkte entstehen. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650117 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1336 EP - 1337 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Roth, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - New Approach for Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose with Selective Diffusion Separation of the Monosaccharide Products T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material plays an important role in the classical biorefinery approach. Apart from the pretreatment of the raw material, hydrolysis is the basis for the conversion of the cellulose and hemicellulose fraction into fermentable sugars. After hydrolysis, usually a solid-liquid separation takes place, in order to separate the residual plant material from the sugar-rich fraction, which can be subsequently used in a fermentation step. In order to factor out the separation step, the usage of in alginate immobilized crude cellulose fiber beads (CFBs) were evaluated. Pretreated cellulose fibers are incorporated in an alginate matrix together with the relevant enzymes. In doing so, sugars diffuse trough the alginate matrix, allowing a simplified delivery into the surrounding fluid. This again reduces product inhibition of the glucose on the enzyme catalysts. By means of standardized bead production the hydrolysis in lab scale was possible. First results show that liberation of glucose and xylose is possible, allowing a maximum total sugar yield of 75 %. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650301 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1237 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Hering, T. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Antimikrobielle Oberflächenmodifikation durch Mikropartikel T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Ausbildung von Biofilmen in technischen Anlagen, wie z. B. Kühlkreisläufen, Wasseraufbereitungssystemen und Bioreaktoren, führen zu Materialschäden (Biofouling) und stark erhöhtem Energieaufwand. Im Rahmen der aktuellen Forschungsarbeiten erfolgen aktive sowie passive Bio-Modifikationen auf funktionalisierten magnetischen Mikropartikelober-flächen. Um die verschiedenen funktionalisierten magnetischen Mikropartikel zu analysieren und ihre antimikrobielle Wirkung zu testen, wird der Einsatz einer 3D-gedruckten, magnetischen Plattform für ein Fluoreszenz-basiertes Screening-System untersucht. Für den Oberflächenschutz wurden verschiedene, antimikrobiell funktionalisierte Partikelkombinationen mit dem Mikroorganismus Escherichia coli GFPmut2 in Bezug auf aktiven Oberflächenschutz verglichen. Um die antimikrobielle Oberflächeneffekte von synergistischen Kombinationen unterschiedlich funktionalisierter Partikel zu bestimmen, werden Oberflächen einem Magnetfeld ausgesetzt, das die Mikropartikel als definierte Schicht auf ihnen zurück hält. Diese modifizierten Oberflächen können sowohl durch Fluoreszenzspektroskopie als auch -mikroskopie analysiert werden. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650084 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1302 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wulfhorst, H. A1 - Merseburg, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Batteriekomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffströmen einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix für die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierfür wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gefällt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung höhere Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si–C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die ökonomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650333 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1234 EP - 1235 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Mues genannt Koers, Lucas A1 - McNeil, S. W. A1 - Radchenko, V. A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia T1 - Production of Co-58m in a siphon-style liquid target on a medical cyclotron N2 - We present the production of 58mCo on a small, 13 MeV medical cyclotron utilizing a siphon style liquid target system. Different concentrated iron(III)-nitrate solutions of natural isotopic distribution were irradiated at varying initial pressures and subsequently separated by solid phase extraction chromatography. The radio cobalt (58m/gCo and 56Co) was successfully produced with saturation activities of (0.35 ± 0.03) MBq μA−1 for 58mCo with a separation recovery of (75 ± 2) % of cobalt after one separation step utilizing LN-resin. Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2023.110734 SN - 0969-8043 VL - 195 IS - Art. 110734 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Mues genannt Koers, Lucas A1 - Prevost, David A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia T1 - Density reduction effects on the production of [11C]CO2 in Nb-body targets on a medical cyclotron N2 - Medical isotope production of 11C is commonly performed in gaseous targets. The power deposition of the proton beam during the irradiation decreases the target density due to thermodynamic mixing and can cause an increase of penetration depth and divergence of the proton beam. In order to investigate the difference how the target-body length influences the operation conditions and the production yield, a 12 cm and a 22 cm Nb-target body containing N2/O2 gas were irradiated using a 13 MeV proton cyclotron. It was found that the density reduction has a large influence on the pressure rise during irradiation and the achievable radioactive yield. The saturation activity of [11C]CO2 for the long target (0.083 Ci/μA) is about 10% higher than in the short target geometry (0.075 Ci/μA). Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2023.110911 VL - 199 IS - Art. 110911 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - GEN A1 - Graf, Alain-Michel A1 - Steinhof, Rafael A1 - Lotz, Martin A1 - Tippkötter, Nils A1 - Kasper, Cornelia A1 - Beutel, Sascha A1 - Ulber, Roland T1 - Downstream-Processing mit Membranadsorbern zur Isolierung nativer Proteinfraktionen aus Kartoffelfruchtwasser T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Bei der Stärkeproduktion entstehendes Kartoffelfruchtwasser besitzt mit 2 – 3 % einen hohen Anteil an ernährungsphysiologisch interessanten Proteinen. Die industrielle Gewinnung dieser Proteinfracht liefert jedoch lediglich ein minderwertiges, denaturiertes Produkt. Mit Hilfe der Membranadsorber-Technologie lassen sich aus Kartoffelfruchtwasser unter milden Reaktionsbedingungen native bioaktive Proteinfraktionen gewinnen. Geeignete Trennbedingungen wurden im Labormaßstab entwickelt und in den Technikumsmaßstab übertragen. An Anionenaustauscher-Membranadsorbern mit einer Membranfläche von 10 000 cm2 wurde eine Patatinhaltige Fraktion (44 kDa) mit Bindungskapazitäten von 0,37 mg/cm2 isoliert. Eine niedermolekulare Proteinfraktion mit Protease-Inhibitoren konnte durch Kationenaustauscher-Membranadsorber mit Bindungskapazitäten von 1,00 mg/cm2 gewonnen werden. Sie ist für verschiedenste Applikationen in der pharmazeutischen, kosmetischen und der Nahrungsmittelindustrie interessant z. B. für Appetitzügler oder muskelaufbauende Proteinpräparate. Der Aufreinigung der nativen Proteinfraktionen durch Ultra-/Diafiltration schließt sich die Konfektionierung durch Sprühtrocknung an. Die bioanalytische Charakterisierung der Produkte belegt die Reinheit und die enzymatische Aktivität sowie die Abreicherung von Störkomponenten wie Glykoalkaloide und Polyphenoloxidasen. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200800139 VL - 81 IS - 3 SP - 267 EP - 274 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Thiel, A. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Muffler, K. A1 - Ruf, F. A1 - Sohling, U. A1 - Ulber, Roland T1 - Optimierung der Wertschöpfungskette bei der Aufarbeitung von Rapsschrot mit Zeolithen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Im vom BMELV/FNR geförderten SynRg-Projekt wurde unter anderem Rapsschrot untersucht, um Polyphenole zu isolieren und aufzureinigen. Diese sollen anschließend als Basisbausteine für Polymere dienen und ihnen neuartige Eigenschaften verleihen. Derzeit wird an der Polyphenolextraktion gearbeitet, da bei organischen oder wässrigen Extraktionsprozessen überwiegend Sinapin, ein Cholinester der Sinapinsäure, vorliegt und dieses nicht für die Polymerbildung eingesetzt werden kann. Für die im Fokus stehende Sinapinsäure wird deshalb eine simultane Extraktion und enzymatische oder chemische Hydrolyse von Sinapin zu Sinapinsäure durchgeführt. Durch die Hydrolyse konnte die Sinapinsäureausbeute bereits um den Faktor 6,2 auf 15,8 mg g⁻¹ gegenüber einer reinwässrigen Extraktion gesteigert werden. Für die Aufreinigung des an Sinapinsäure reichen Extrakts erfolgt anschließend ein adsorptiver Aufarbeitungsschritt, bei dem Zeolithe zum Einsatz kommen. Mit diesem Material ist es möglich, die Sinapinsäure quantitativ zu adsorbieren und später mit 70 %igem Ethanol bei 60 °C zu desorbieren. Bei den Adsorbern handelt es sich um b-Zeolithe von der Süd-Chemie AG. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250028 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe N1 - Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) durch seinen Projektträger der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) unter der Projektnummer22023008 gefördert. VL - 84 IS - 8 SP - 1191 EP - 1192 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER -