790123 Fundamentals of bioprocess engineering (in Eng.)

Art
Vorlesung
Semesterstunden
4
Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Ata, Özge , Marx, Hans , Dürauer, Astrid
Organisation
Angeboten im Semester
Wintersemester 2023/24
Unterrichts-/ Lehrsprachen
Englisch
Lehrinhalt

In diesem Kurs werden technische Prinzipien besprochen, die bei der Produktion von Biomolekülen (z. B. Antikörper, Enzyme, DNA) in lebenden Organismen (z. B. Bakterien, Hefen, Gewebekulturen) eine Rolle spielen. Es umfasst den Bioprozess und den nachgelagerten Verarbeitungs- und Reinigungsprozess. Beispiele werden aus folgenden Anwendungsbereichen entnommen: Biopharmazeutika, biomedizinische Technologien, Lebensmittel und Umweltprozesse.
Im Detail werden folgenden Lehrinhalte bearbeitet:
- Einführung und Wiederholung allgemeiner Aspekte der Bioverfahrenstechnik und der industriellen Biotechnologie
Upstream Processing:
- Grundelemente des Bioprozesses, Fermentation
- Variablen, Dimensionen, Einheiten
- Material- und Energiebilanzen
- Enzymkinetik
- Zellwachstum: Kinetik, Prozessmodelle
- Rheologie von Biosuspensionen (Fluiddynamik)
- Transportvorgänge in Biosuspensionen (Stoff, Energie)
- Bioreaktoren, Reaktorperipherie
- Steriltechnik
- Prozessmonitoring und Prozesskontrolle

Aufarbeitung von Bioprodukten, Downstream processing:
- Eigenschaften von Fermentationsbrühen, Konzentration, Produkt, Biomasse Viskosität, Dichte und der Einfluss auf die Aufarbeitung
- Eigenschaften von Biomolekülen und ihr Einfluss auf die Aufarbeitung: Größe, Ladung, Hydrophobizität, Diffusionsverhalten
- Zellabtrennung: Zentrifugation, Mikrofiltration,
- Zellaufschluss
- Filtration / Membrantrennverfahren
- Adsorptive Reinigung: Chromatographie
- Präzipitation
- Extraktion
Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse)

Mikrobiologie, Biochemie, Mess- und Regeltechnik, Energie-Impuls-Stofftransport, Thermodynamik, Mechanisch-thermische Verfahrenstechnik
Lehrziel

Studierende haben nach Absolvierung der Lehrveranstaltung Grundlagen der Fermentationstechnologie und der Aufarbeitung von fermentativ hergestellten Produkten, sowie deren einfache modell-basierte quantitiative Beschreibung erworben. Sie können einen Überblick geben, wie diese Methoden in der industriellen Praxis angewandt werden. Sie verstehen grundlegende physikalische Zusammenhänge des Stoff-, Impuls- und Wärmetransports in Zusammenhang mit den behandelten Techniken. Die Studierenden haben Kenntnisse der biophysikalischen und biochemischen Eigenschaften von Biomolekülen und die daraus resultierenden Zusammenhänge in Fermentations- und Aufarbeitungsprozessen. Sie wissen wie Material- und Energiebilanzen aufzustellen sind und haben die Grundlagen der Wachstumskinetik von Mikroorganismen und der Prozessführung in der technischen Applikation erlernt. Des Weiteren sind sie mit Reaktortypen, Prozessmonitoring und Prozesskontrolle vertraut. Die Studierenden kennen die Grundoperationen der Aufarbeitung von Fermentationsprodukten wie Zentrifugation, Filtration, Präzipitation und chromatographischer Verfahren. Sei verfügen außerdem über ein Grundwissen zur Modellierung und quantitativer Beschreibung dieser Prozesse und können daher einfache Maßstabsübertragungen und Prozessauslegungen dafür kalkulieren.
Noch mehr Informationen zur Lehrveranstaltung, wie Termine oder Informationen zu Prüfungen, usw. finden Sie auf der Lehrveranstaltungsseite in BOKUonline.