Preučevana je bila encimska aldolna reakcija katalizirana z DERA (2-deoksiriboza-5-fosfat aldolaza). Reakcija med acetiloksiacetaldehidom/acetaldehidom in kloroacetaldehidom/acetaldehidom v prisotnosti encima DERA proizvaja kiralne laktolne intermediate, ki so uporabni v sintezi optično čistih superstatinov. Eksperimentalni pristop je bil oblikovan z namenom študije šaržnih in polšaržnih reakcijskih pogojev ob dodajanju različnih količin uporabljenih reaktantov. Predlagan je bil tristopenjski kinetični model, ki je vključeval nastanek intermediatnega produkta, sintezo želenega glavnega produkta in sintezo stranskega produkta v paralelni neželeni sekundarni reakciji. V oblikovani kinetični model je bila vključena tudi inaktivacija encima povzročena s strani reaktantov. Oblikovanje kinetičnega modela je temeljilo na bisubstratni vezavi ob predpostavki naključnega mehanizma. Razvoju kinetičnega modela je sledilo določanje kinetičnih parametrov z nelinearno metodo najmanjših kvadratov, dokler ni bila dosežena minimalna razlika med eksperimentalnimi in izračunanimi podatki. Najvišja koncentracija želenega glavnega produkta je bila dosežena v primeru polšaržnih eksperimentov ob uporabi takšnega režima dodajanja reaktantov v reakcijsko mešanico, da je bila njihova koncentracija čim nižja, kar je vodilo do nižjih izgub v aktivnosti encima. Pridobljeni kinetični parametri kažejo na enako inaktivacijsko konstanto za reaktanta acetiloksiacetaldehid in acetaldehid, medtem ko je bila vrednost v primeru kloroacetaldehida bistveno višja. V naši vednosti gre za prvi razviti kinetični model, ki opisuje DERA katalizirano reakcijo 2-substituiranih acetaldehidov v ustrezne laktole. Pridobljeni kinetični model se lahko uporabi pri nadaljnjem razvoju reaktorjev z namenom optimiziranja procesa z znižanjem padca encimske aktivnosti in doseganja višjih količin želenega glavnega produkta.
COBISS.SI-ID: 1752623
Eliminacija klora iz 2,4,6-triklorofenila je bila izvedena v magnetno stabiliziranem fluidiziranem sloju (MSFB), ki je vseboval katalizator paladij-železo (Pd/Fe) ujet znotraj alginatnih kroglic. Kinetični parametri te večstopenjske reakcije, kjer kot končni produkt nastaja fenol, so bili predhodno pridobljeni v šaržnem sistemu z uporabo štirih različnih intermediatov kot substratov za Pd/Fe katalizirano eliminacijo klora. Nadaljnjo delo z reaktorjem s strnjenim slojem je priskrbelo osnovo za matematični opis celotnega postopka eliminacije klora z in brez pomoči uporabe magnetnega polja. Dobljeni model vključuje konvektivni prenos snovi v glavnem mediju, difuzijo znotraj alginatnih kroglic in kemijsko reakcijo, ki upošteva deaktivacijo katalizatorja. Ugotovljeno je bilo dobro ujemanje med eksperimentalnimi podatki in napovedjo modela. Rezultati potrjujejo prednosti uporabe MSFB reaktorjev za učinkovitejšo eliminacijo klora iz strupenih polikloriranih fenolov v primerjavi z reaktorji s strnjenim slojem brez stabilizacije z magnetnim poljem.
COBISS.SI-ID: 1536255171
Kapljično osnovana ekstrakcija tekoče-tekoče je bila teoretično in eksperimentalno preučevana v mikrokanalu. Razvit je bil popoln 3D matematični model, ki vključuje konvekcijo in difuzijo v vseh prostorskih smereh, skupaj s hitrostnim profilom, in opisuje prevladujoče transportne karakteristike kapljične mikrofluidike. Za reševanje nabora diferencialnih enačb je bila uporabljena najpogostejša simulacijska tehnika na makro nivoju – metoda končnih elementov, upoštevajoč ohranitev momenta, mase in koncentracije topljenca v dvo-domenskem sistemu povezanim z medfazno površino na kapljicah osnovanega tokovnega vzorca. Model je bil numerično preverjen in potrjen s spremljanjem koncentracij topljenca v dveh fazah znotraj mikrokanala. Relativni koncentracijski profili azobenzena v metanol/n-oktan dvofaznem sistem so bili določeni s spektroskopijo termičnih leč (TLM) vezanih na mikrofluidni sistem, kar je dalo rezultate z visoko prostorsko in časovno ločljivostjo. Doseženo je bilo zelo dobro ujemanje med izračunanimi vrednostmi in eksperimentalnimi podatki brez uporabe postopka fitiranja modelnih parametrov.
COBISS.SI-ID: 1536245187
Kljub rastoči prisotnosti mikro tehnologije v kemijski sintezi, proizvodnji energije ter na področju biomedicinskih naprav, analitičnih in diagnostičnih orodij, potencial le-te v biokatalitičnih procesih farmacevtskih in finih kemikalij, ter z njimi povezane industrije, še ni v celoti izkoriščen. Namen tega pregleda je osvetlitev strateških prednosti te obetavne tehnologije za razvoj in izvedbo biokatalitičnih procesov in nadaljnjih korakov obdelave produkta, kar je podprto s primeri iz literature. Predstavljene so omejitve, priložnosti in prihodnji obeti za izvedbo teh ključnih zelenih inženirskih metod in vloga podpornih orodij, kot so matematični modeli, pri vzpostavitvi trajnostnih proizvodnih procesov.
COBISS.SI-ID: 1536258243
Sintetizirana in okarakterizirana je bila površinsko aktivna snov na osnovi glukoza-vinil, konkretneje butil poliglukozid ester maleinske kisline (BGMAH). Preučevana je bila makroemulzijska kopolimerizacija med BGMAH in n-butil akrilatom (n-BA). Pri tem je bila struktura sintetiziranega BGMAH potrjena s Fourierjevo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR) ter s serijo 2D homo- in heteronuklearno NMR spektroskopijo. Lastnosti površinsko aktivne snovi so bile potrjene z določanjem kritične micelne koncentracije. Polšaržna emulzijska kopolimerizacija je bila spremljana s pomočjo in situ FTIR spektroskopije. Določena je bila tudi velikost delcev in njihova porazdelitev v emulzijski in gel fazi. Temperatura steklastega prehoda je bila določena z dinamično diferenčno kalorimetrijo (DSC) in dinamično mehansko analizo (DMA). Dobljene emulzije smo testirali za morebitno uporabo v lepilih z merjenjem lastnosti oprijema kopolimernih filmov (sila lepljivosti, trenutna lepljivost in strižna odpornost). Ugotovljeno je bilo, da se lahko sintetični akrilati nadomestijo z modificirano glukozo, pripravljeno po postopku emulzijske polimerizacije. Adhezijske lastnosti so bile izboljšane ob dodatku 25 ut.% BGMAH v reakcijsko mešanico.
COBISS.SI-ID: 1536260035