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Speicher statt Kohle. Integration thermischer Stromspeicher in vorhandene Kraftwerksstandorte
(2019)
In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardlösungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Darüber hinaus wird die Partikelgröße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis für die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgrößenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgrößenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivitäten berücksichtigt. Das Modell ermöglicht es, die Partikelgrößenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte während der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.
In this work, a spore-based biosensor is evaluated to monitor the microbicidal efficacy of sterilization processes applying gaseous hydrogen peroxide (H2O2). The sensor is based on interdigitated electrode structures (IDEs) that have been fabricated by means of thin-film technologies. Impedimetric measurements are applied to study the effect of sterilization process on spores of Bacillus atrophaeus. This resilient microorganism is commonly used in industry to proof the sterilization efficiency. The sensor measurements are accompanied by conventional microbiological challenge tests, as well as morphological characterizations with scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The sensor measurements are correlated with the microbiological test routines. In both methods, namely the sensor-based and microbiological one, a tailing effect has been observed. The results are evaluated and discussed in a three-dimensional calibration plot demonstrating the sensor's suitability to enable a rapid process decision in terms of a successfully performed sterilization.