Aufgrund seiner Häufigkeit hat Kalziumkarbonat (CaCO3) ein hohes Potenzial als Alkalinitätsquelle für biotechnologische Anwendungen. Die Anwendung von CaCO3 in biologischen Systemen als Neutralisationsmittel ist jedoch aufgrund möglicher Schwierigkeiten bei der Kontrolle des pH-Werts begrenzt. Ziel der vorliegenden Studie war es, die dominierenden Prozesse zu bestimmen, die den pH-Wert in einem säurebildenden mikrobiellen Prozess in Gegenwart von CaCO3 kontrollieren. Zu diesem Zweck wurde ein mathematisches Modell mit einem Minimum an kinetisch kontrollierten und Gleichgewichtsreaktionen erstellt, das in der Lage war, die experimentellen Daten eines Batch-Fermentationsversuchs mit fein pulverisiertem CaCO3 zu reproduzieren. In dem Modell wurde für alle Speziations-, Komplexierungs- und Fällungsreaktionen ein thermodynamisches Gleichgewicht angenommen, während für die biologische Fettsäureproduktion, den Massentransfer von CO2 aus der Flüssigphase in die Gasphase und den konvektiven Transport von CO2 aus der Gasphase ratenbegrenzte Reaktionen einbezogen wurden. Das geschätzte pH-Muster ähnelte stark dem gemessenen pH-Wert, was darauf hindeutet, dass die ausgewählten kinetisch kontrollierten und Gleichgewichtsreaktionen den experimentellen pH-Wert bestimmen. Eine detaillierte Analyse des Reaktionssystems mit Hilfe des Modells ergab, dass die pH-Einstellung am empfindlichsten auf vier Faktoren reagierte: die Massenübertragungsrate von CO2 in die Gasphase, die biologische Säureproduktionsrate, der CO2-Partialdruck und die Ca+2-Konzentration in der Lösung. Die einzelnen Einflüsse dieser Faktoren auf den pH-Wert wurden durch Extrapolation des Modells auf einen kontinuierlichen Rührkesselreaktor (CSTR) untersucht. Diese Fallstudie zeigt, wie der pH-Wert eines häufig verwendeten kontinuierlichen biotechnologischen Prozesses durch Veränderung dieser vier Faktoren manipuliert und angepasst werden kann. Ein besserer Einblick in die Prozesse, die den pH-Wert eines biologischen Systems mit CaCO3 als Neutralisierungsmittel steuern, kann zu einer breiteren Anwendung von CaCO3 in der biotechnologischen Industrie führen. Biotechnol. Bioeng. 2015;112: 905-913. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.