Bioreaktor- und Bioprozesstechnik I (86-431)
Die Vorlesung findet im SoSe 2023 als Präsenzveranstaltung statt.
Innerhalb des Moduls werden den Studierenden theoretische Grundlagen zur Auslegung und zur Berechnung von verschieden Bioreaktoren vermittelt. Die Studierenden sollen erlernen, nach welchen Kriterien ein Bioprozess ausgelegt wird und wie die im Labor erzielten Ergebnisse in die industrielle Praxis übertragen werden können. Anhand konkreter Verfahrensbeispiele werden die Einsatzgebiete der Bioverfahrenstechnik verdeutlicht.
Die Vorlesung ist in verschiedene Blöcke gegliedert, in denen folgende Punkte eingehend behandelt werden:
- Bioreaktoren (Auswahl, Leistungseintrag, Stoffübergang und Bilanzierung)
- Blasensäulen & Festbettreaktoren
- Up-Scaling von Bioprozessen (Parallelisierung, Optimierung durch stochastische Verfahren, Kennzahlen in Bioprozessen, Maßstabs-übertragungsregeln)
- Up-Stream-Processing (Rohstoffversorgung, -lagerung und -aufbereitung, SIP, CIP)
- Genetisch optimierte Produktionsstämme
- Integrierte Prozesse und Verfahrensentwicklung
- Einführung in die Modellierung und Simulation von Bioprozessen
| Kontakt | |
|---|---|
| Dozent: | Prof. Dr. rer. nat. Roland Ulber |
| Weitere Beteiligte: | Wissenschaftliche Mitarbeiter |
Weitere Informationen
- Anzahl der SWS: 2 Std. Vorlesung
- Anzahl der ECTS Credits: 3
- Unterrichtssprache: Deutsch
- Kennung: MV-BioVT-86431-V-3
- Leistungspunkte: 3
- Start der Vorlesung: 20. April 2023
- Klausur im SoSe: 25. September 2023, Raum 46-215, 08:30 h - 13:00 h (3 h Klausurzeit)
- Zur Klausur darf ein doppelseitig, handgeschriebenes DINA4-Blatt mitgebracht werden, welches Formeln, Text und Abbildungen enthalten darf. Das Blatt muss mit der Klausur abgegeben werden.
Termine
| Tag | Uhrzeit | Raum | Art |
|---|---|---|---|
| Donnerstag | 17:15 h - 18:45 h | 52-203 | Vorlesung |
Literatur
- Volker C. Hass, Ralf Pörtner; Praxis der Bioprozesstechnik mit virtuellem Praktikum; Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 978-3-827-41795-4
- Horst Chmiel; Bioprozesstechnik, Einführung in die Bioverfahrenstechnik; Elsevier GmbH, Spektrum Akademischer Verlag, 3. Auflage ISBN 978-3-827-42476-1
- Winfried Storhas; Bioverfahrensentwicklung; WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN: 978-3-527-67385-8
- Pauline Doran; Bioprocess Engineering Principles 2nd Edition; Academic Press (2013) ISBN 978-0-12-220851-5
Vorlesungsunterlagen
Die Vorlesung ist in thematische Blöcke eingeteilt. Die Vorlesungsunterlagen zu den Blöcken finden Sie im entsprechenden OpenOlat-Kurs. Um die Unterlagen über die untenstehenden Links aufrufen zu können, müssen Sie dem OpenOlat-Kurs beigetreten sein und das in der Vorlesung mitgeteilte Passwort verwenden. Für den Abruf der Videos müssen Sie bei Panopto angemeldet sein. Die Weitergabe der Unterlagen an Dritte ist nicht gestattet!
Zur Auffrischung der Grundlagen vorab:
- Übersicht über industrielle Bioprozesse - Teil 1 (Youtube-Video)
- Übersicht über industrielle Bioprozesse - Teil 2 (Youtube-Video)
- Übersicht über industrielle Bioprozesse - Teil 3 (Youtube-Video)
Block I: Bioreaktoren
- Kontrollaufgabe 2: Leistungseintrag in Bioreaktoren I
- Kontrollaufgabe 3: Leistungseintrag in Bioreaktoren II
- CFD-Anwendungen für Rührkesselreaktoren in der BioVT (Literatur)
- Mischen in Bioprozessen (Youtube-Video)
Block II: Blasensäulen & Airliftreaktoren
- Kontrollaufgabe 4: Betrieb von Blasensäulen
- Comparison of different bioreactor performances (Literatur)
- Why use bubble-column bioreactors? (Literatur)
- Why use air-lift bioreactors? (Literatur)
- CFD-Simulation einer Blasensäule (Youtube-Video)
Block III: Fest- & Fließbettreaktoren
- Fest- & Fließbettreaktoren (Vorlesungsfolien)
- Kontrollaufgabe 5: Nutzung von immobilisierten Enzymen im Fest- und Fließbettreaktor
Block IV: Up-Scaling von Bioprozessen
- Up-Scaling von Bioprozessen (Vorlesungsfolien)
- Kontrollaufgabe 6: Up-Scaling eines Bioreaktors unter Berücksichtigung der maximalen Wärmeabfuhr
- Kontrollaufgabe 7: Up-Scaling eines Bioreaktors bei konstanter Rührerspitzengeschwindigkeit
Block V: Vom Gen zum Produkt
- Gentechnisch optimierte Stämme (Vorlesungsfolien)
- Toward design-based engineering of industrial microbes (Literatur)
Block VI: Upstream-Processing
Hinweis: Die Vorlesungsunterlagen finden Sie im entsprechenden OpenOLAT-Kurs.