Laborpraktika

Das Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik bietet eine Vielzahl an Laborpraktika an, in denen die nötigen Grundlagen zur Arbeit in der biotechnologischen Industrie vermittelt werden. Diese umfassen grundlegende Methoden bis hin zur Durchführung kompletter Prozessketten vom Upstream bis zum Downstream. 

Grundoperationen und verfahrenstechnische Grundlagen

In den Folgenden Laborpraktika wird zunächst anhand einfacher Beispiele die allgemeine Versuchsplanung und die Durchführung einfacher Grundoperationen vermittelt:

  • In der Einführung ins experimentelle Arbeiten wird im Rahmen von einfachen Experimenten, wie der chemischen Analyse von Vitamin C in Brausetabletten oder einer einer enzymatischen Reaktion, die durch Schwermetalle inhibiert wird, vermittelt, wie Experimente grundlegend geplant, durchgeführt und ausgewertet werden. Auch wird gezeigt, wie prozessbegleitende Analytik durch den Einsatz verschiedener Sensoren zur Beschreibung von physikalischen, chemischen oder biologischen Phänomenen implementiert werden kann. Anhand des Pressens von Pulvern zu Tabletten und anschließender Festigkeitsuntersuchung wird außerdem gezeigt, wie sich ein Parameter wie der Feuchtegehalt, die in realen Prozessen gemessen werden müssen, auf ein Produkt auswirkt.
  • Im Labor Chemischen Verfahrenstechnik 1 werden Grundoperationen der chemischen Synthese und der Verfahrenstechnik angewendet. Neben chemischen Synthesen wird die eznymatische Umsetzung von Stärke zu Zucker, die Fermentation der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae und die Aufreinigung von Produkten, z.B. durch Extraktion oder Destillation, erlernt. Grundlegende Analyseverfahren, wie Photometrie oder Chromatografie, werden zur Quantifizierung der gewonnenen Produkte eingesetzt.
  • Im Labor Chemische Verfahrenstechnik 2  steht die Ermittlung wichtiger prozesstechnischer Größen im Mittelpunkt, wie der Verweil- oder Mischzeit in Reaktoren oder dem Sauerstoffübergangskoeffizienten. Die Ermittlung solcher Parameter ist für die Charakterisierung von Reaktoren und dem Gewinnen eines grundlegenden Verständnisses für den Verlauf von Prozessen unerlässlich.

Fermentation

Die Arbeit in der Bioverfahrenstechnik ist sehr vielseitig. Deshalb müssen zur verlässlichen und reproduzierbaren Produktion eines gewünschten Produkts mit Hilfe von Mikroorganismen viele verschiedene Grundoperationen beherrscht werden. Die angebotenen Labore vermitteln, worauf es beim sterilen Arbeiten, dem Ansetzen einer Vorkultur, dem Bedienen von Bioreaktoren, der Durchführung von Fermentationen mit Analytik der wichtigsten Parameter und der Aufreinigung des Produkts ankommt. 

  • Im Labor Bioverfahrenstechnik 1 liegt der Fokus vor allem auf dem Upstream-Prozess, das heißt Sie lernen, wie Sie Fermentationen in Schüttelkolben und Bioreaktoren durchführen. Sie werden selbst eine Vorkultur der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae ansetzen, um sie anschließend in einem Rührkesselreaktor im Labormaßstab zu kultivieren. Außerdem werden Sie die Auswirkungen der Prozessfahrweise auf die Fermentation untersuchen. Wie verhält sich die Biomasse- und Ethanolausbeute bei einer Batch-Fermentation im Vergleich zu einer Fed-Batch-Fermentation? Finden Sie es heraus!
  • Im  Labor Bioverfahrenstechnik 2 wissen Sie bereits, wie man Fermentationen durchführt. Deshalb steht in diesem Laborpraktikum der Downstream-Prozess im Mittelpunkt. Sie werden mit einem genetisch veränderten Organismus (GMO) das Enzym ß-Glucosidase produzieren und aufreinigen. Sie werden sehen, wie die Produktbildung bei GMO induziert wird und welche Prozessschritte nötig sind, um Proteine, wie Enzyme, aufzureinigen. 

Analytik

Sie haben in anderen Laboren bereits grundlegende analytische Verfahren kennengelernt. Je nachdem, welches Produkt Sie analysieren möchten, gibt es jedoch noch eine große Bandbreite anderer Messmethoden.

  • Im Labor Bioanalytik werden Sie sich ausführlich mit den wichtigsten Verfahren außeinandersetzen. Sie umfassen chromatografische und photometrische Verfahren, wobei jeweils verschiedene Varianten vorgestellt werden. Auch der Einsatz der multivariaten Auswertung von Messdaten wird anhand der Infrarot-Spektroskopie vermittelt.