Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik (BioVT)

Grundlagen der Bioverfahrenstechnik (Vorlesung/ Übung)

Die Vorlesung findet im Wintersemester 2020/21 als asynchrone Online-Veranstaltung (Lehrvideos) statt. Die Übung findet zu den unten angegebenen Zeiten als Live-Online-Übung über Skype for Business statt (Start am 10. November 2020).

 https://meet.uni-kl.de/stiefelm/B09BMWHJ  (Übung)

Am 29. Oktober 2020 gibt es um 17:15 h - 18:00 h online eine Einführungsveranstaltung. Loggen Sie sich hierzu über den Link

https://meet.uni-kl.de/ulber/CRH5T6ZE (Einführungsveranstaltung)

ein. Eine Teilnahme ist nur über Ihren "Skype for Business Account" des RHRKs möglich.

  • Einsatzfelder und Produktgruppen der Bioverfahrenstechnik
  • Stellung und Aufgaben der Mikrobiologie, Molekularbiologie und Biochemie
  • Messen, Regeln und Steuern von Prozessen, Bioreaktortechnik
  • Integrierte Prozesse und Verfahrensentwicklung
  • Grundlagen der Biokatalyse; Prinzipien der Prozessmodellierung

Die Vorlesung ist in vier 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. Die Weitergabe der Unterlagen an Dritte ist nicht gestattet!

Vorgeschlagener Zeitplan für das Selbststudium WS 20/21 (wird ergänzt)

  • Zum Start der Vorlesung (oder später): Lernvideos 1 – 3
  • Bis zum 10. November: Lernvideos 4 – 6, Selbsttests 1 – 3, Übung 1
  • Bis zum 17. November: Übung 2
  • Bis zum 24. November: Lernvideos 7 & 8, Selbsttest 4, Übung 3
  • Bis zum 01. Dezember: Übung 4
  • Bis zum 08. Dezember: Lernvideos 9 & 10, Selbsttest 5, Übung 5
  • Bis zum 15. Dezember: Lernvideo 11a u. 11b, Übung 6
  • Bis zum 05. Januar: Lernvideos 12a und 12b, Übung 7
  • Bis zum 12. Januar: Lernvideos 13 & 14, Übung 8
  • Bis zum 19. Januar: Lernvideos 15a & 15 b, Übung 9
  • Bis zum 26. Januar: Übung 10
  • Bis zum 02. Februar: Lernvideos 16a, 16b und 16c, Übung 11
  • Bis zum 09. Februar: Lernvideo 17

Block I: Einführung

Lernvideo 1: Biotechnologie im Altertum

Lernvideo 2: Biotechnologie im Mittelalter

Lernvideo 3: Biotechnologie im Übergang zur Neuzeit

Zusatzinformationen:

 

Block II: Biologische Systeme

Lernvideo 4: Ein kurzer Ausflug in die Zellbiologie

Lernvideo 5: Ein kurzer Ausflug in die Mikrobiologie

Lernvideo 6: Wichtige Stoffwechselwege

Selbsttest 1: Pro- und Eukaryoten

Selbsttest 2: Zusammensetzung und Eigenschaften von Kultivierungsmedien

Selbsttest 3: Mikrobieller Stoffwechsel

Zusatzinformationen:

 

Block III: Zellwachstum

Lernvideo 7: Das exponentielle Wachstumsgesetz

Lernvideo 8: Die Wachstumskurve im Batchprozess

Selbsttest 4: Mikrobielles Wachstum

Lernvideo 9: Michaelis-Menten & Monod

Lernvideo 10: Die erweiterte Monod-Kinetik

Selbsttest 5: Kinetik mikrobiellen Wachstums

Zusatzinformationen:

  • Das Monod-Modell (Literatur; Originalarbeit von J. Monod (1949))

Block IV: Modellierung

Lernvideo 11a: Einführung in Berkely-Madonna (für die Grundlagenvorlesung sind nur die ca. 10 ersten Minuten relevant)

Lernvideo 11b: Einfache Wachstumsmodelle in Berkeley Madonna

Lernvideo XX: Bioprozessmodellierung mit dem Bioprozesstrainer (folgt)  

Programme für Berkeley-Madonna:

  • Wachstum und Substratverbrauch bei E. coli (Datei)
  • Berechnung der Wachstumsrate nach verschiedenen Ansätzen (Datei)
  • Berechnung der Wachstumsrate bei verschiedenen Hemmtypen (Datei)
  • Berechnung der Wachstumsrate bei verschiedenen Substrathemmungen (Datei)
  • Berechnung der Wachstumsrate bei verschiedenen Produkthemmungen (Datei)
  • Modellierung einer Ethanol-Batchfermentation mit Saccharomyces cerevisiae (Datei)

Block V: Bioreaktoren

Lernvideo 12a: Aufbau und Betrieb von Bioreaktoren

Lernvideo 12b: Klassifizierung und Auslegung von Bioreaktoren

Lernvideo 13: Mischzeit im Bioreaktor

Lernvideo 14: Wärmeübergang im Bioreaktor

Lernvideo 15a: Stoffübergang im Bioreaktor

Lernvideo 15b: Experimentelle Bestimmung des Kla-Wertes

Block VI: Verfahren & Produkte

Lernvideo 16a: Einführung in die Prozessführung

Lernvideo 16b: Fed-Batch-Prozess

Lernvideo 16c: Kontinuierliche Bioprozesse

Lernvideo 17: Produktbildung in Bioprozessen

Programme für Berkeley-Madonna:

  • Modellierung einer Fed-Batchfermentation (Datei)
  • Modellierung einer kontinuierlichen Fermentation (Chemostat) (Datei)
  • Zeitlicher Verlauf einer kontinuierlichen Fermentation (Datei)

Übungen 

Hinweise zur Nutzung von Berkeley-Madonna:

  • Um die in Olat hinterlegten Programme unter Berkeley-Madonna verwenden zu können, gehen Sie bitte wie folgt vor:
  • Laden Sie sich von der Seite Berkeley-Madonna die für Ihr Betriebssystem geeignete kostenlose Testversion des Programmes herunter.
  • Starten Sie das Programm und wählen Sie "Demo Mode" aus.
  • Öffnen Sie die pdf-Dateien mit dem jeweiligen Programm.
  • Markieren Sie den Text im pdf-Dokument und kopieren Sie ihn in die Zwischenablage (z. B. STRG + C) und fügen den Text anschließend in das geöffnete Eingabefenster in Berkeley Madonna ein (z. B. STRG + V). Überschreiben Sie dabei bitte die Angaben, die sich in dem Eingabefenster automatisch befinden, oder löschen Sie diese vorher.
  • Drücken Sie das Feld "Run" im Programmfenster. Im Anschluss sehen Sie die nummerische Lösung des Programmes in einem neuen Fenster.
  • Weitere Funktionen zum Programm werden in der Vorlesung kurz vorgestellt. Bitte beachten Sie, dass in der Demoversion Änderungen im Programm nicht gespeichert werden können! Sie können die Änderungen aber einfach in einen beliebigen Texteditor kopieren und als Textdokument speichern und dieses bei Bedarf neu in Berkeley Madonna hineinkopieren.

 

Weitere Informationen

  • Anzahl der SWS: 2 Std. Vorlesung, 1 Std. Übung
  • Anzahl der ECTS Credits: 3
  • Unterrichtssprache: Deutsch
  • Kennung: MV-BioVT-86430-V-2
  • Leistungspunkte: 3
  • Klausurtermin: 08. April 2021, 08:30 h - 13:00 h (davon 3 Stunden Klausurzeit), 46-215, 01-106 u. 01-019 Liste mit Aufteilung auf die Klausurräume!
  • Keine Hilfsmittel außer einem nicht programmierbaren Taschenrechner zugelassen

Termine

  • Die Übung startet am 10. November 2020
TagUhrzeitRaumArt
29.10.202017:15 h - 18:00 honlineEinführungsveranstaltung https://meet.uni-kl.de/ulber/CRH5T6ZE 
Di17:15 h - 18:00 honlineÜbung (Start am 10. November)
--onlineAsynchrone Online Vorlesung

Literatur

  • Pauline Doran; Bioprocess Engineering Principles 2nd Edition; Academic Press (2013) ISBN 978-0-12-220851-5
  • Winfried Storhas; Bioverfahrensentwicklung 2. Auflage; Wiley-VCH (2013) ISBN 978-3-527-32899-4
  • Horst Chmiel; Bioprozesstechnik 2. Auflage; Elsevier (2006) ISBN 3-8274-1607-8
  • Volker C. Hass, Ralf Pörtner; Praxis der Bioprozesstechnik mit virtuellem Praktikum 2. Auflage; Spektrum Akademischer Verlag (2011) ISBN 978-3-8274-2828-8
  • R.D. Schmid; Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering; Wiley-VCH (2003) ISBN 3-527-30895-4

Hinweis: Die Vorlesungsunterlagen finden Sie im entsprechenden  OpenOLAT-Kurs.

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