Biologische Verfahrenstechnik

Studiengänge mit diesem Modul

Kurzbeschreibung: Die Bioverfahrenstechnik ist ein bedeutender Zweig der Verfahrenstechnik. In der pharmazeutischen Industrie und Lebensmittelbranche sind biologisch erzeugte Produkte unentbehrlich. Im Bereich Umwelttechnik oder resourcenschonender Rohstoffe spielt der Einsatz von Mikroorganismen und die Aufbereitung ihrer Produkte eine zunehmende Rolle. Das zentrale Lernziel ist das Verstehen bestimmter biologischer Prozesse im technologischen Bereich und deren Optimierung. Anhand von Beispielen und Exkursionen werden die Studenten auf bioverfahrenstechnische Anwendungen im Energie-, Umwelt- und Produktionssektor vorbereitet. Sie sind in der Lage die Potenziale durch Einsatz von Mikroorgansimen abzuschätzen und können Fragestellungen der Umwelttechnik (Wasserreinigung, Luftreinigung) auf biologischer Basis bearbeiten. Die Energieerzeugung aus Mikroorganismen (Biogasherstellung) sowie die Herstellung von Energieträgern (Bioethanol) sowie die Herstellung von Produkten des Lebensmittelbereichs werden Ihnen in der Praxis und Theorie vermittelt.

Lehrinhalte

1.Einsatzgebiete der Bioverfahrenstechnik
2.Märkte biotechnologischer Produkte
3.Aufbau,Struktur, Isolierung und Aufreinigung von Zellproteinen
4.Biokatalysatoren, Enzymkinetik
5.Bildung der Biokatalysatoren: Wachstumskinetik von Mikroorganismen, Monod-Modell
6.Zusammensetzung künstlicher Nährmedien
7.Verfahren zur Bildung von Biomasse, primären und sekundären Stoffwechselprodukten
8.Batch-, Fed-Batch- kontinuierliche Kulturen, Betriebsweisen
9. Grundlegende Bioprozessmodell : Bilanzen und Kinetik
10.Bioreaktoren, Einsatzgebiete, Aufbau und Regelungstechnik
11.Steriltechnik, CIP,-SIP-Verfahren
12. Downstreamprocessing
13.ausgewählte biologische Verfahren :
in der Lebensmittelindustrie,
in der pharmazeutischen Industrie
in der Umwelttechnik: Klärtechnik, Biofilter
in der Energietechnik z.B. Biogas- und Bioethanolerzeugung

Lernergebnisse / Kompetenzziele: Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verfügen über fundierte Kenntnisse über biologische Systeme aber auch über vertiefte Kenntnisse über die Technik von Bioprozessen. Darüber hinaus besitzen sie ein Verständnis über den Umfang, die Hauptgebiete und die Grenzen der Bioverfahrenstechnik.
Wissensvertiefung
Diese Kenntnisse bilden die Grundlage zur Analyse aber auch zum Design neuartiger Prozesse und Verfahren.
Können - instrumentale Kompetenz
Sie können bestehende Anlagen für neue Bioprozesse modifizieren und können mit dem Wissen über die Veränderungen des technischen Systems Bioreaktor bewerten, welche Auswirkungen diese auf die eingesetzten biologischen Zellen haben können.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden nutzen unterschiedliche Ansätze und Verfahren, um biotechnologische Fragestellungen differenziert zu betrachten und biologische Systeme in der Energie- Umwelt- und Verfahrenstechnik gezielt auszuwählen und einzusetzen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden wenden ihre bioverfahrenstechnischen Fähigkeiten und Fertigkeiten in bekannten und neuen Kontexten an.

Lehr-/Lernmethoden: Vorlesungen, Rechenübungen zur jeweiligen Thematik, Exkursion

Empfohlene Vorkenntnisse: mikrobiologische, verfahrenstechnische Grundlagen, Chemie

Lehr-/Lernkonzept

Workload Dozentengebunden
Std. Workload	Lehrtyp
60	Vorlesung
Workload Dozentenungebunden
Std. Workload	Lehrtyp
50	Veranstaltungsvor-/-nachbereitung
20	Literaturstudium
20	Prüfungsvorbereitung

Literatur: Chmiel, Horst (2018): Bioprozesstechnik, Springer Verlag 4. AuflageStorhas Winfried Hrsg (2013): Bioverfahrensentwicklung Weinheim Wiley-VCH 2.Auflage.Hass, V.C., Pörtner,R. (2011): Praxis der Bioprozesstechnik,2. Auflage. Spektrum VerlagMudrack, Klaus; Kunst, Sabine (2010) Biologie der Abwasserreinigung Sprektrum Acad. VerlagWink, Michael. Molekulare Biotechnologie Wiley-VCH Verlag Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, LubertBiochemie Springerlink Verlag 2018Krämer, Johannes. Lebensmittel-Mikrobiologie Ulmer UTB 2002Hopp, Vollrath (2000). Grundlagen der Life Sciences Wiley-VCHThieman, William, Palladino, Michael, A.: Biotechnologie, Pearson Studium 2007

Prüfungsleistung

Prüfungsanforderungen: Erweiterte Kenntnisse des Einsatzes und Anzucht von Organismen in Industrie , Energie- und Umwelttechik und Verfahren der Herstellung und Aufarbeitung ihrer Produkte. Auslegung und Berechnung von Bioreaktoren.