Bioprozesstechnik I - Upstream Processing

Thomas Villiger, thomas.villiger@fhnw.ch

Studierende….

• haben Grundkenntnisse zur Kultivierung von pro- und eukaryotischer Zellen sowie der Biokatalyse.
• besitzen grundlegende Kompetenzen zur Komposition von geeigneten Nährmedien sowie dem Metabolismus von Kohlenstoffquellen
• kennen die verschiedenen Stufen der Bioprozesstechnik (upstream processing) und können diese beschreiben und bilanzieren
• kennen die unterschiedliche Bioreaktoren sowie die Messtechniken zur Erfassung wichtiger Kultivierungsparameter als auch der Wachstumskinetiken in Batch-, Fed-Batch oder kontinuierlichem Betrieb.

• Biokatalysator und Bioreaktor
• Bioreaktoren (Rührkessel, Rohrreaktor, Kreuzstromreaktor, etc.)
• Transportprozesse in Bioreaktoren
• Kennzahlen und Ähnlichkeitstheorie
• Bilanzierung in Bioreaktoren
• Medien für pro- und eukaryotische Kulturen
• Wachstumskinetiken (Produktbildung, Substratverbrauch)
• Zellernte, Zellabtrennung (Zentrifugation, Mikrofiltration)
• Prozesskontrolle wesentlicher Kultivierungsparameter
• Grundlagen der Sterilisation (Filtration, thermisch, chemisch)

Zellbiologie Studierende

• verstehen die Funktion der verschiedenen zellulären Komponenten und Kompartimenten (wie z.B. Zellmembran, Zytoskelett, Nukleus, Mitochondrien, endoplasmisches Retikulum, Golgi-Apparat, Lysosomen, Peroxisomen, etc.) und wie sie zur Spezialisierung der Zelle beitragen

Praktikum Mikrobiologie I Studierende

• kennen Grundlagen des mikrobiologischen Arbeitens, wie Sterilisation von Medien, Animpfen von Kulturen, Herstellung und Verwendung von Petrischalen.

Grundlagen Molekular- und Mikrobiologie Studierende

• verstehen die Physiologie von Mikroorganismen (Biosynthese von Zellbestandteilen, aerobe bzw. anaerobe Atmung) und die mikrobielle Wachstumskinetik (z.B. Zellteilung, Einfluss von grundlegenden Wachstumsparametern)

Praktikum Automatisierung in der Prozesstechnik Studierende

• sind mit Rohrleitungs- und Instrumenten-(R&I)-Diagrammen, technischen Installationsinstruktionen und Schaltdiagrammen vertraut und können diese anwenden und interpretieren

Praktikum Bioprozessanalytik Studierende

• kennen die Methoden zur Messung physikalischer, chemischer und biologischer Parameter zur Steuerung und Überwachung des Produktionsprozesses
• können inline und offline Messmethoden zur Überwachung und Steuerung des Produktionsprozesses praktisch durchführen
• verstehen die wichtigsten spektroskopischen und chromatographischen Methoden zur Prozessüberwachung und können die Daten analysieren und Datenqualität bewerten
• können die wichtigsten Methoden, insbesondere Bioaktivität, Reinheit und Gehalt, im Rahmen der Produktanalytik anwenden

Literatur

• Chmiel, H.: Bioprozesstechnik, Spektrum Verlag (2006)
• Storhas, W.: Bioverfahrensentwicklung und periphere Einrichtungen, VCH Verlag (2011)
• Haas, Pörtner: Praxis der Bioprozesstechnik, Spektrum Verlag (2009)
• Sahm, Antranikian, Stahmann, Takors: Industrielle Mikrobiologie, Springer Spektrum, 2013

• Vorlesung mit integrierten Praxis-/Übungsphasen
• Übungsbearbeitung in der Gruppe
• Hausaufgaben

Modulschlussprüfung schriftlich (100%)

• Praktikum Upstream Processing Mikroorganismen
• Praktikum Upstream Processing mit Säugetierzellen

2 x 2 Lektionen / Woche KW 8 bis 18 (10 Wochen im Frühjahr-Semester)