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Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik (nur CBI) (BRT_D)5 ECTS (englische Bezeichnung: Bioreaction and Bioprocess Engineering (nur CBI))
Modulverantwortliche/r: Kathrin Castiglione Lehrende:
Kathrin Castiglione, Assistenten
Startsemester: |
WS 2022/2023 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik (CBI, MT)
(Vorlesung, 2 SWS, Kathrin Castiglione, Mo, 10:15 - 11:45, Hörsaal ZMPT)
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Übung zur Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik (CBI, MT)
(Übung, 1 SWS, Kathrin Castiglione et al., Mo, 12:00 - 12:45, Hörsaal ZMPT)
Inhalt:
Vorlesung:
Stoffumwandlungen mit Enzymen (Klassifizierung, Enzymkinetik, technische Anwendungen, Immobilisierung)
Stoffumwandlungen mit Zellen (Wachstum, Formalkinetik, Reaktoren, technische Anwendungen)
Bioreaktoren (Funktionskomponenten, Apparatebau)
Steriltechnik
Aufarbeitung von Bioprodukten
Übung:
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
können die Reaktionskinetik auf biologische Prozesse anwenden.
können das Modell der mikroheterogenen Katalyse für Enzymreaktionen in eigenen Worten erklären und die verschiedenen Typen der Enzymhemmung erläutern.
können Bioreaktoren unter Berücksichtigung des Stoffübergangs (2-Film-, Turbulenz-Modell) und des Misch- und Verweilzeitverhaltens auslegen. Hierbei setzten sie ihr Fachwissen über ideale Reaktormodelle in Kombination mit Sprung- und Pulsmarkierungen zur Erklärung des realen Verhaltens von Reaktoren um.
können die Prinzipien biotechnischer Produktionsprozesse (batch, fed-batch, Kontikultur), aller gängigen Reaktoren (Blasensäulen, Schlaufenreaktoren, Rührkessel) und der gängigsten Messgeräte zur Prozesskontrolle beschreiben.
können die Regeln zur Auswahl und Anwendung von Begasungs- und Rührorganen (Leistungsbedarf, Blasenbildung, Blasengröße, Koaleszenz) nennen und anwenden.
kennen Bilanzierungsverfahren (Modellparameter, Kohlenstoff-, Elemetar- und Elektronenbilanz, Kompartmentmodell) und können diese zur Berechnung von Stoffströmen und zur Abbildung realer Prozesse anwenden.
üben im Praktikum den Umgang mit Bioreaktoren und allen Komponenten und setzen dabei ihr Fachwissen über Sterilisationsmethoden (trockene und feuchte Hitze), Poren- und Tiefenfilter, die prozessbegleitende Messtechnik (pO2, pH, Temperatur), Dichtungen (O-, Flach-, Gleitring-Dichtung) und Regelung von Bioprozessen um und vertiefen es.
können eine Kultivierung von Mikroorganismen oder das Bierbrauen eigenständig durchführen. Dabei können sie die wechselseitige Beeinflussung biologischer Parameter (Wachstum des Mikroorganismus, Kohlenstoffquelle, Stoffwechsel) und der physikalischen Parameter (pH, Temperatur, Sauerstoffversorgung) einschätzten und interpretieren.
können die Messdaten auswerten, wobei besonderes Augenmerk auf die Berechnung relevanter Prozessparameter (Substratverbrauch, Sauerstoffaufnahmerate, Sauerstofftransferrate, kla, Biomasseausbeute, Wachstumsrate) und den Vergleich mit Erwartungswerten aus der Literatur und der fundierten Interpretation gelegt wird.
können detailliert eine Vielzahl an Herstellungsverfahren von biologischen Produkten in ihrer Gänze (Fermentationsvorbereitung, Auswahl der Reaktoren und der Mikroorganismen, Prozessführung und –kontrolle, Produktaufarbeitung) erläutern. Dies umfasst die gesamte Palette erfolgreicher Bioprozesse von den klassischen, fermentierten Lebensmitteln (Bier, Wein, Essigsäure), der Herstellung von Lebensmittelzusatzstoffen (Zitronensäure, Aminosäuren, Polysacchariden), der Herstellung von Antibiotika und bis zu modernsten Verfahren (monoklonale Antikörper, rekombinante Proteine für die Medizin).
können detailliert biotechnische Prozesse zum Schutz der Umwelt (kommunale, ländliche und industrielle Kläranlagen) und Energiegewinnung (Biogasanlagen, Biokraftstoffe) darlegen.
Literatur:
Weitere Informationen:
Schlüsselwörter: Bioverfahrenstechnik, Bioprozesstechnik, Bioprocess Engineering
www: https://www.bvt.tf.fau.de/
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemie- und Bioingenieurwesen (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik für CBI)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Bioreaktions- und Bioverfahrenstechnik für CBI (Prüfungsnummer: 20831)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023
1. Prüfer: | Kathrin Castiglione |
- Termin: 08.08.2022
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