Modulkoordinator | Prof. Michael Pfaff |
Semester | WS |
Häufigkeit | jedes Studienjahr |
Dauer | 1 Semester |
Sprache | Deutsch |
ECTS Credits | 6 |
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
Vorlesung (SWS) | 2 |
Übung (SWS) | 1 |
Praktikum (SWS) | 2 |
gesamt (SWS) | 5 |
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)
Präsenzstunden (h) | 75 |
Selbststudium (h) | 105 |
Gesamtzeitaufwand (h) | 180 |
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.