Bioprozesssteuerung

(Modulnummer MT.2.214)

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Impressum     Intern

Verwendbarkeit des Modules

• Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester

Inhalt

Vorlesungen und Übungen:

Bioprozessmodellierung

• Kinetik, Hydrodynamik
• Modellbildung, Identifikation
• Parameterschätzung

Versuchsplanung

• Grundprinzip der modellbasierten Versuchsplanung
• Versuchsplanung zur Modelldiskriminierung
• Versuchsplanung zur Parameterschätzung

Modellbasierte Bioprozessoptimierung

• Grundbegriffe Optimierung
• math. Methoden für nichtlin. Optimierungsprobleme (Gradientenverfahren, gradienten-freie Verfahren)
• Medienoptimierung
• Substratdosierprofiloptimierung

Bioprozessüberwachung

• online-Zustandsschätzung (Software-Sensoren)
• Neuronale Netze als Zustandsbeobachter
• Methoden der Biomasseschätzung

Modellbasierte Bioprozessführung

• adaptive Regelung
• prädiktive Regelung
• Fuzzy- und Neuro-Fuzzy-Regelung

Regelbasierte Optimierungsmethoden

• Clusteranalyse von Bioprozessdaten
• Methoden der automatischen Regelgenerierung
• Regelbasierte Systeme

Modellbasierte Methoden der Stammoptimierung

• genetic network analysis
• metabolic flux analysis

Praktikum:

• Bestimmung kinetischer Parameter aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen
• Ermittlung optimaler Substratdosierprofile für die Parameterschätzung und für die Prozessoptimierung
• Aufstellen von Versuchsplänen für die Medienoptimierung
• Schätzung der Biomassekonzentration aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen
• Simulation prädiktiver und adaptiver Regelungen
• Fuzzy-Clusteranalyse von dynamischen Bioprozessdaten; Generierung von Regeln zur Prozessoptimierung

Qualifikationsziele

Erwerb eines vertieften Verständnisses moderner Bioprozessführungs- und Bioprozessoptimierungsmethoden.

Lehr- und Lernformen

Übungen mit voraus erteilten Aufgaben, die selbstständig zu lösen sind; Praktika mit Versuchsanleitung, die die selbständige Durchführung und Auswertung der Praktikum-Versuche erlaubt.

Voraussetzungen/Vorkenntnisse

Kenntnisse der Bioprozess-MSR-Technik werden empfohlen.

Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein

Arbeitsaufwand (workload)

Lehrmaterialien

Vorlesungsskript, Übungsaufgaben, Versuchsanleitungen

Literaturangaben

• Rehm, Reed: Biotechnology, Vol. 3 Bioprocessing, VCH, 1993.
• Schügerl, K.: Bioreaction Engineering.

Alle Angaben auf dieser Website sind ohne Gewähr. Rechtsverbindlich sind ausschließlich die Prüfungs- und Studienordnungen im jeweiligen Verkündungsblatt.