Module 39-MBT3 Biotechnology 3 chemical engineering

Die Studierenden sollen das optimale Zusammenspiel von Reaktions- beziehungsweise Wachstumskinetik, Reaktorverhalten und Prozessführung für die Überführung biotechnischer Prozesse in die Praxis ableiten können.
Im Praktikum sollen die Studierenden grundlegende Techniken zur Kultivierung von Mikroorganismen in Bioreaktoren erlernen. Dies verlangt auch die Bestimmung und Auswertung von Prozessvariablen wie der Konzentration von Nährstoffen, Biomasse, Produkten und anderen Stoffwechselnebenprodukten sowie deren modellhafte Beschreibung. Darüber hinaus sind grundlegende Prinzipien zur Aufarbeitung niedermolekularer und hochmolekularer biotechnischer Produkte zu erlernen.
Die theoretischen Grundlagen werden in der Vorlesung vermittelt und mittels einer Klausur abgeprüft. Die Anwendung dieses Grundlagenwissens in der experimentellen Praxis wird im Praktikum in Form eines Portfolios erarbeitet.

Den Kern dieses Moduls bildet die Reaktionstechnik. Diese wissenschaftliche Disziplin beschäftigt sich mit der Analyse und Modellierung von Stoffumwandlungsprozessen sowie der Charakterisierung und Auslegung von Reaktoren. Die Reaktionstechnik wird am Beispiel enzymatischer Reaktionen eingeführt. Reaktionskinetik, Reaktorverhalten und das Zusammenspiel von Reaktion und Stofftransport werden an diesen rein reaktiven Systemen diskutiert. Der Aspekt der Vermehrung von Mikroorganismen und Zellen wird zuerst im Rahmen allgemeiner Zusammenhänge der Reaktionstechnik diskutiert, bevor auf Besonderheiten der Kultivierungstechnik für mikrobielle Systeme und pflanzliche sowie tierische Zellen eingegangen wird. Generell stehen besondere Prozessstrategien im Mittelpunkt der Diskussionen.

Im Praktikum Biotechnologie 3 werden die Kultivierung von Mikroorganismen in Bioreaktoren und die Aufarbeitung der entsprechenden Produkte behandelt. Die einzelnen Versuche beinhalten die Kultivierung eines gentechnisch veränderten E. coli-Klons und die Aufnahme und Auswertung von Prozessparametern während der Kultivierung, die Isolierung eines rekombinanten Proteins durch Zellaufschluss und weitere Aufarbeitungsverfahren. Zur Herstellung eines niedermolekularen Produktes in Form von Penicillin G wird die Kultivierung eines Pilzes im Submersverfahren durchgeführt. Es schließt sich auch hier die Isolierung und Quantifizierung des Produkts an.

Vorkenntnisse und andere Voraussetzungen sind für die Vorlesung/Übung nicht erforderlich. Die Vorlesungen Biotechnologie 1 und 2 sind jedoch wichtig für die allgemeine Orientierung.

Für das Praktikum: Bestehen der benoteten Modulteilprüfung des Moduls sowie die Module 39-MBT1 und 39-MBT2.