Hochschule Furtwangen Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik Studiengang Bio- und Prozess-Technologie. HAUPTSTUDIUM Bio- und Prozesstechnologie

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1 HAUPTSTUDIUM Bio- und Prozesstechnologie Inhaltsverzeichnis 3. Semester Zusammenfassende Modulbeschreibung: Biochemie Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biochemie Vorlesung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biochemie Praktikum Zusammenfassende Modulbeschreibung: Mess- und Automatisierungstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Messtechnik Vorlesung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Automatisierungstechnik Vorlesung Zusammenfassende Modulbeschreibung: Mikrobiologie Lehrveranstaltungsbeschreibung:. Mikrobiologie Vorlesung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Mikrobiologie Praktikum Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biologische Sicherheit Zusammenfassende Modulbeschreibung: Reaktionstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Fermentationstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Chemische Reaktionstechnik Zusammenfassende Modulbeschreibung: Sprachen Zusammenfassende Modulbeschreibung: Lehrveranstaltungsbeschreibung: Einführung in das Recht Lehrveranstaltungsbeschreibung: Betriebswirtschaftslehre Zusammenfassende Modulbeschreibung: Anlagenbau Lehrveranstaltungsbeschreibung: CAD Praktikum Lehrveranstaltungsbeschreibung:Anlagentechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Anlagenbau und Anlagenplanung Zusammenfassende Modulbeschreibung: Transportprozesse Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wärmeübertragung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Stoffübertragung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Transportprozesse Praktikum Semester Zusammenfassende Modulbeschreibung: Bioverfahrenstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Fermentationstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Bioverfahrenstechnik Praktikum Zusammenfassende Modulbeschreibung: Chemie III Lehrveranstaltungsbeschreibung: Analytik / Physikalische Chemie Module Hauptstudium BPT 1

2 4.2.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Labortechnik Praktikum Lehrveranstaltungsbeschreibung: Seminar Laboratoriumstechnik Zusammenfassende Modulbeschreibung: Molekularbiologie Lehrveranstaltungsbeschreibung: Molekularbiologie Vorlesung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Molekularbiologie Praktikum Zusammenfassende Modulbeschreibung: Sprachen Zusammenfassende Modulbeschreibung: Automatisierungs- und Regelungstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Regelungstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Messtechnik Praktikum Lehrveranstaltungsbeschreibung: Automatisierungstechnik Praktikum Zusammenfassende Modulbeschreibung: Physikalische Verfahren Lehrveranstaltungsbeschreibung: Thermische Verfahrenstechnik Lehrveranstaltungsbeschreibung: Mechanische Verfahrenstechnik Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul I Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wahl aus den 3 Profilen Gesundheit, Ernährung & Wasser sowie Energie & Nachhaltigkeit Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul II Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wahl aus den 3 Profilen Gesundheit, Ernährung & Wasser sowie Energie & Nachhaltigkeit Semester Zusammenfassende Modulbeschreibung: Praktisches Studiensemester Lehrveranstaltungsbeschreibung: Seminar zum Praktischen Studiensemester Lehrveranstaltungsbeschreibung: Praktische Tätigkeit im Betrieb Lehrveranstaltungsbeschreibung: Bericht zum Praktischen Studiensemester Semester Zusammenfassende Modulbeschreibung: Studienarbeit Lehrveranstaltungsbeschreibung: Seminar zur Studienarbeit Lehrveranstaltungsbeschreibung: Studienarbeit Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul Wirtschaft II Lehrveranstaltungsbeschreibung: Projektmanagement Lehrveranstaltungsbeschreibung: Kostenrechnung Vermittlung von Grundkenntnissen im Rechnungswesen Vermittlung von vertiefenden Kenntnissen in der Kostenrechnung Lehrveranstaltungsbeschreibung: Personalführung Module Hauptstudium BPT 2

3 6.2.4 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Umwelt und Energie Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul I Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wahl aus den 3 Profilen Gesundheit, Ernährung & Wasser sowie Energie & Nachhaltigkeit Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul II Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wahl aus den 3 Profilen Gesundheit, Ernährung & Wasser sowie Energie & Nachhaltigkeit Semester Zusammenfassende Modulbeschreibung: Bachelorprüfung Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wahlpflichtmodul III Zusammenfassende Modulbeschreibung: Thesis Lehrveranstaltungsbeschreibung: Thesis Seminar Lehrveranstaltungsbeschreibung: Thesis Module Hauptstudium BPT 3

4 3. Semester 3.1 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Biochemie Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Biochemie 1.) Vorlesung Biochemie 2.) Praktikum Biochemie Prof. Dr. Simon Hellstern Hauptstudium, Module Biotechnologie Semester: 3 1.) Klausur 2.) Anwesenheit, Kolloquien, Protokolle ECTS-Credits: 5 Punkte Sprache: Deutsch Modulvoraussetzungen: Modul Chemie 2, Vorlesungen und Praktika der Module Chemie 1 und BPT 1 Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Liefert wesentliche Beiträge zum Verstehen der nachfolgenden Module Biotechnologie Erwerb eines umfassenden Verständnisses für Stoffwechselvorgänge und deren Zusammenhänge. Im Praktikum sollen biochemische Arbeitstechniken und der experimentelle Umgang mit Biomolekülen erlernt werden. 1.) Vorlesung Biochemie: 2 SWS 2.) Praktikum Biochemie: 3 SWS Module Hauptstudium BPT 4

5 3.1.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biochemie Vorlesung Biochemie Vorlesung Biochemie Prof. Dr. Simon Hellstern Zuordnung Schwerpunkt: Hauptstudium, Module Biotechnologie Semester: 3 Kenntnis der zentralen Stoffwechselwege und ihrer Zusammenhänge. Zellatmung (Glykolyse, Citratzyklus, oxidative Phosphorylierung) Kohlenhydratstoffwechsel Lipidstoffwechsel Aminosäure- und Proteinstoffwechsel Photosynthese Vorlesung David Nelson, Michael Cox (2009) Lehninger Biochemie. Springer-Verlag, 4. Auflage (entspricht der 5. englischen Auflage). Jeremy Berg, John Tymoczko, Lubert Stryer (2007) Biochemie. Spektrum Akademischer Verlag, 6. Auflage. Donald Voet, Judith Voet, Charlotte Pratt (2008) Fundamentals of Biochemistry. Wiley, 3rd edition. Werner Müller-Esterl (2009) Biochemie: Eine Einführung für Mediziner und Naturwissenschaftler. Spektrum Akademischer Verlag, 1. korrigierte Auflage. Bruce Alberts et al. (2008) Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 5th edition. Klausur Module Chemie 1, Chemie 2, BPT 1 2 SWS ECTS-Credits: 2 Punkte Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 5

6 3.1.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biochemie Praktikum Biochemie Praktikum Biochemie Prof. Dr. Simon Hellstern Zuordnung Schwerpunkt: Hauptstudium, Module Biotechnologie Semester: 3 Grundlegende Kenntnisse im Bereich biochemischer Arbeitstechniken, biochemischer Analytik und experimenteller Umgang mit Biomolekülen. Biochemische Grundoperationen wie Pufferherstellung und Konzentrationsbestimmungen mit UV/VIS-Spektroskopie Verhalten wichtiger Biomolekülklassen wie Proteine und Kohlenhydrate Biochemische Analysemethoden wie SDS-PAGE Chromatographische Methoden zur Trennung von Stoffgemischen wie Größenausschlusschromatographie Enzymatische Reaktionen Praktikum Praktikumsskript Friedrich Lottspeich, Joachim W. Engels (2006) Bioanalytik. Spektrum Akademischer Verlag, 2. Auflage. Hubert Rehm, Thomas Letzel (2009) Der Experimentator: Proteinbiochemie / Proteomics. Spektrum Akademischer Verlag, 6. Auflage. Anwesenheit, Kolloquien, Protokolle Modul Chemie 2, Vorlesungen und Praktika der Module Chemie 1 und BPT 1 3 SWS ECTS-Credits: 3 Punkte Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 6

7 3.2 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Mess- und Automatisierungstechnik Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Mess- und Automatisierungstechnik Automatisierungstechnik (Vorlesung, 2 SWS, BPT 3, BT und VPE) Messtechnik (Vorlesung, 4 SWS, BPT 3, BT und VPE) Prof. Dr.-Ing. Franz Bigge Zuordnung Schwerpunkte: Bio- und Prozesstechnologie, BPT BT und VPE Semester: 3. eine Klausur in AT zu 90 min, wird zu 33,3% = 2 / 6 zur Gesamtnote gewertet eine Klausur in MT zu 90 min, wird zu 66,6% = 4 / 6 zur Gesamtnote gewertet (beide Klausuren müssen bestanden sein!) ECTS-Credits: 6 (bei insgesamt 6 SWS) Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Beitrag zu anderen Modulen: Der Stoff der Module Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik 1 und 2, Computermathematik 1 und 2 und Physik 1 und 2 aus dem Grundstudium wird als bekannt vorausgesetzt. Die Kenntnisse der Mess- und Automatisierungstechnik sind für das Praxissemester, die Studienarbeit und die Thesis wichtig und zum Teil unabdingbar. Lernziele Modul: Der erste Teil gibt einen Überblick über die Automatisierung verfahrenstechnischer und biotechnologischer Prozesse. Im zweiten Teil sollen die Studierenden lernen, dass die Optimierung der Prozesse erfordert, charakteristische Prozessgrößen zu messen und in geeigneter Weise auf den Prozess zurückzuwirken. Dazu werden die Grundbegriffe der Messtechnik und Sensorik sowie der analogen und digitalen Signalverarbeitung vermittelt. Ebenso wird das Thema Fehler von Messungen und Messeinrichtungen behandelt. Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Automatisierungstechnik: 2 SWS Messtechnik: 4 SWS Module Hauptstudium BPT 7

8 3.2.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Messtechnik Vorlesung Mess- und Automatisierungstechnik Messtechnik (Vorlesung) Prof. Dr.-Ing. Franz Bigge Zuordnung Schwerpunkt: BT und VPE Semester: 3 In dieser Vorlesung geht es um die Grundprinzipien und die Realisierung der verschiedenen in der Automatisierung Bio- und Verfahrenstechnischer Anlagen eingesetzten Sensoren einerseits und um die Aufbereitung und Verstärkung schwacher Sensorsignale andererseits. Ebenso wird die analoge und digitale Signalverarbeitung zur rechnerunterstützten Messwertverarbeitung behandelt. Das Thema Fehler von Messungen und Messeinrichtungen wird ebenfalls ausführlich behandelt. 1. Grundlagen der Messtechnik allgemein, Fehler von Messungen und Messeinrichtungen, R-I-Fliessbilder 2. Analoge Messwertverarbeitung, Messverstärker, Eingangswiderstand, Operationsverstärker, Messumformer 3. Digitale Messwertverarbeitung, Analog-/Digital-Wandler, Digital-/Analog-Wandler, Abtasttheorem 4. Messverfahren und Sensoren: Temperaturmessung, Druckmessung, Durchflussmessung, Füllstandsmessung Vorlesung mit Übungen, Tafelaufschrieb, Hilfsblätter (Folien und Kopien) Strohrmann, G.: Messtechnik im Chemiebetrieb, Oldenbourg Verlag, > 7. Auflage Prock, J.: Einführung in die Prozessmesstechnik, Teubner Verlag Schrüfer, E.: Elektrische Messtechnik, Hanser Verlag, > 4. Auflage Graßmuck, Houben, Zollinger : DIN-Normen in der Verfahrenstechnik, Teubner Verlag Klausur, 90 min, mit Gewicht 66,6% = 4 / 6 zur Modulnote siehe Modulbeschreibung 4 ECTS-Credits: 4 Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 8

9 3.2.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Automatisierungstechnik Vorlesung Mess- und Automatisierungstechnik Automatisierungstechnik (Vorlesung) Lehrbeauftragter Prof. em. Dr. Stefan von Weber Zuordnung Schwerpunkt: BT und VPE Semester: 3 Überblick über die Steuerung, Regelung und Automatisierung von Prozessen. Ganzheitliche Betrachtung der MSR-Technik. Einsatz der SPS in der Automatisierungstechnik. Einführung, RI-Diagramme, Mealy- und DIN-Graph, Regelung Steuerung, Regelkreis, 2- und 3-Punkt-Regler, Regelschaltungen, Bauteile (Messen, Regeln, Stellen), Steuerung mit SPS. Aufbau SPS, Progammverarbeitung, FUP-Programmierung, Analogverarbeitung Pneumatik, Pneumatikplan, pneumatische Sensoren / Aktoren Vorlesung mit integrierten Übungen, Frontalunterricht, Diskussion, Gruppenarbeit unter Anleitung Textblätter, Übungsblätter, Musterlösungen, Tabellen Wellenreuther, Zastrow : Automatisieren mit SPS, Vieweg > 2001 Horn u.a.: Regelungstechnik, Pearson Studium 2004 Klausur, 90 min, mit Gewicht 33,3% = 2 / 6 an der Modulnote siehe Modulbeschreibung 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 9

10 3.3 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Mikrobiologie Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Mikrobiologie Biologische Sicherheit Mikrobiologie Vorlesung Mikrobiologie Praktikum Prof. Dr. M. Egert BT Biologische Sicherheit K Mikrobiologie Vorlesung K Mikrobiologie Praktikum L Semester: 3 ECTS-Credits: 6 Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Grundlagen in Mikrobiologie (z.b. aus der Veranstaltung Biobasics Mikrobiologie und Zellbiologie im ersten Semester) Beitrag zu anderen Modulen: Dieses Modul vertieft das Wissen über die Mikrobiologie und deren Anwendung für die Biotechnologie und stellt deshalb einen wichtigen Beitrag für das Modul Bioverfahrenstechnik im 4. Semester als auch Molekularbiologie im 4. Semester. Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Sie Studierenden haben mit Bestehen des Moduls: Vertiefte Kenntnisse über die Einteilung von Mikroorganismen. Vertiefte Kenntnisse über die Fähigkeiten, den Stoffwechsel, der Mikroorganismen. Wissen über den Einsatz von Mikroorganismen in der Biotechnologie. Fähigkeiten im mikrobiologischen Labor nach guter mikrobieller Praxis zu arbeiten. Zertifikat: Staatlich anerkannten Fortbildungskurs gemäß 15 (4) GenTSV. Biologische Sicherheit 2 SWS Mikrobiologie Vorlesung 2SWS Mikrobiologie Praktikum 2 SWS Module Hauptstudium BPT 10

11 3.3.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung:. Mikrobiologie Vorlesung Mikrobiologie Mikrobiologie Vorlesung Prof. Dr. M. Egert Zuordnung Schwerpunkt: BT Semester: 3 Tiefgehende Kenntnisse über Mikroorganismen, deren Lebensweisen und Stoffwechsel sollen dazu dienen, den Einsatz der Mikroorganismen in der Biotechnologie zu verstehen um selbst später gezielt Mikroorganismen einsetzen zu können. Vorlesung Folien, Skript Systematik der Mikroorganismen Archeabakterien, Eubakterien,einzellige Eukaryoten, Pilze----Viren Allgemeine Eigenschaften von Mikroorganismen Rolle der Mikroorganismen im Kreislauf der Stoffe (C-, N-, P-. S), als Symbionten, im Dienste des Menschen (als Gesundmacher und Krankheitserreger) Wachstum und Ernährung der Mikroorganismen (Nahrung und Kultivierung) Stoffwechselleistungen von Mikroorganismen: C-Quelle, Energie-Quelle, Phototrophe, Chemotrophe, Lithotrophe etc. mit Beispielen Einsatz von Mikroorganismen in der Biotechnologie (Grüne, Weisse, Rote) Literaturempfehlung: Klausur 90 min Brock Mikrobiologie, Spektrum Schlegel Allgemeine Mikrobiologie, Thieme Grundlagen Mikrobiologie und Zellbiologie aus dem ersten Semester 2 SWS ECTS-Credits: 2 ECTS Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 11

12 3.3.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Mikrobiologie Praktikum Mikrobiologie Praktikum Mikrobiologie Prof. Dr. M. Egert Zuordnung Schwerpunkt: BT Semester: 3 Vertiefung der Kenntnisse im praktischen Umgang mit Bakterien und Pilze bezüglich der Kultivierung, Isolierung und Identifizierung von Mikroorganismen. Anreicherung, Isolierung und Charakterisierung von Mikroorganismen Quantitative Bestimmungen von Zellen Herstellung eines biotechnologisch relevanten Produktes Bestimmung von Abbauleistungen von Mikroorganismen Praktikum Skript Schlegel, H. G. Allgemeine Mikrobiologie, Thieme-Verlag Madigan, M. T. Brock Mikrobiologie, Spektrum Akademischer Verlag Anwesenheit, Protokoll Praktikum Biobasics 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 12

13 3.3.3 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Biologische Sicherheit Mikrobiologie Biologische Sicherheit Dr. Markmeyer-Pieles (Lehrgangsleitung) und Dr. Ortmann, beides Lehrbeauftragte Zuordnung Schwerpunkt: BT Semester: 3 Den Studierenden werden die gentechnische Sicherheit, die Rechtsvorschriften zu den Sicherheitsmaßnahmen für gentechnische Laboratorien und Produktionsbereiche vermittelt. Dazu zählen auch die Freisetzung gentechnischer Materialien sowie der Arbeitsschutz. Besonderheit: Die Veranstaltung gilt als Fortbildung nach 15 GenTSV Vorlesung Folien, Skript Klausur 90 min 1. Gentechnische Sicherheit, Rechtsvorschriften zu Sicherheitsmaßnahmen für gentechnische Laboratorien, Produktionsbereiche, Freisetzungen und zum Arbeitsschutz Entstehung gentechnikrechtlicher Regelungen, Internationale Regelungen zur Anwendung der Gentechnik unter besonderer Berücksichtigung der EU-Richtlinien, Das Gentechnikrecht, Seuchenrechtliche Vorschriften, Weitere Rechtsvorschriften, Arbeitsschutzregelungen, Sicherer außerbetrieblicher Transport biologischer Stoffe 2. Gefährdungspotentiale von Organismen Sicherheitsaspekte im Umgang mit Organismen in der Gentechnik, Risikobewertung und Sicherheitseinstufung gentechnischer Arbeiten, Umwelterwägungen bei der Freisetzung von gentechnisch veränderten Organismen 3. Sicherheitsmaßnahmen für gentechnische Laboratorien und Produktionsbereiche Bau und Ausrüstung zu den einzelnen Sicherheitsstufen, Inaktivierung, Sterilisation, Desinfektion, Organisatorische Maßnahmen, Sichere Arbeitsweise, bewusstes Handeln Grundlagen Mikrobiologie und Zellbiologie 2 SWS ECTS-Credits: 2 ECTS Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 13

14 3.4 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Reaktionstechnik Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Reaktionstechnik 1. Chemische Reaktionstechnik 2. Fermentationstechnik Prof. Dr.-Ing. Waldemar Reule BT und VPE Semester: 3 1 Prüfungsleistung (je eine Klausur zu 1. und zu 2.; Wertung 50/50 zur Modulnote). ECTS-Credits: 6 Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Mikrobiologie, Zellbiologie sowie Grundlagen der Physik, Chemie und Mathematik (Differenzial- und Integralrechnung, Gewöhnliche Differenzialgleichungen, Gleichungssysteme); Reaktionstechnik für chemische und biotechnologische Reaktionsprozesse bündelt die Grundlagen aus den Vorlesungen und Praktika in Chemie und Biologie/ Mikrobiologie auf der Basis der Kenntnisse in Mathematik, Physik, Elektrotechnik, Thermodynamik und Strömungslehre im Hinblick auf die technische Realisierung von Reaktionsprozessen in Chemie- und Bioreaktoren. Sie schafft damit die Voraussetzungen für die Bilanzierung, die Simulation und Berechnung von Prozessen mit chemischen Reaktionen ohne und mit Katalysatoren (auch Biokatalysatoren: Enzyme oder lebende Zellen) und für die Planung, Kalkulation, den Bau und den Betrieb von Prozessanlagen, aber auch von Versuchen, von Analysen und Diagnosegeräten und die Anwendung von Automatisierungssystemen. Reaktionstechnik ist eines der wichtigsten Teilgebiete der Verfahrenstechnik und der industriellen Biotechnologie. Sie stellt die Grundverfahren (unit operations) für die Stoffumwandlungen durch chemische und biochemische bzw. biologische Reaktionen bereit. Mit diesen Grundlagen können Verfahrensingenieure und Biotechnologen chemische und biotechnische Prozesse verstehen, den Reaktionsverlauf dieser Prozesse in verschiedenen Typen von Chemie- und Bioreaktoren verfolgen und berechnen (simulieren), Versuche zur Durchführung von Reaktionen planen und auswerten, nachhaltige (Rohstoff- und Energie-effiziente Lösungen) für unterschiedliche Reaktionsprozesse entwickeln, Prozesse und Anlagen zur nachhaltigen Produktion von Pharmaprodukten, Feinchemikalien, Lebensmitteln und Getränken, Agrohilfsstoffen und Verfahren zur Reinhaltung und Reinigung von Wasser, Luft und Boden planen, bauen und betreiben unter Berücksichtigung des verantwortlichen Umgangs mit stofflichen, monetären und personellen Ressourcen und Energie. Vermittlung von Grundlagen, Methoden und Anwendungen für BPT Aufteilung der Stunden: 3 SWS, 3 LP; 2. 3 SWS, 3 LP Module Hauptstudium BPT 14

15 3.4.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Fermentationstechnik Reaktionstechnik Fermentationstechnik (Bioreaction Engineering) Prof. Dr.-Ing. Waldemar Reule Zuordnung Schwerpunkt: BT/VPE Semester: 3 Anwenden der Grundlagen aus Allgemeiner Chemie, Organischer Chemie, Physikalischer Chemie, Biochemie auf Bioreaktionen mit Zellen und Enzymen: Zellvermehrung auf der Grundlage der biochemischen Energiegewinnung und Zellsubstanzsynthese; phänomenologische, formalkinetische Beschreibung des Zellwachstums, des Substratabbaus und der Produktbildung mit dem Ziel, einen Bioreaktor für eine gewünschte Kapazität auswählen bzw. auslegen zu können. Bioprozesskinetik - Stöchiometrie und Reaktionsgeschwindigkeit biologischer Prozesse: Wachstumsphasen, Teilungsgeschwindigkeit; Wachstumsgeschwindigkeit; Produktbildungsgeschwindigkeit; Substrat- und Sauerstoff- - Einfluss beteiligter Stoffe und Reaktionsbedingungen (Temperatur, ph) auf Wachstumsgeschwindigkeit; Monod-Kinetik; Substrathemmung, Produkthemmung; Experimentelle Bestimmung kinetischer Parameter; Abtötungskinetik bei Hitzeeinwirkung: Sterilisation. Stofftransport Gas/flüssig; Stofftransfer-Koeffizient (KLa Bioreaktoren - Diskontinuierlicher Bioreaktor: Batch- und Fedbatch-Betrieb - Kontinuierlicher idealer Rührkessel-Bioreaktor - Begaster Rührkessel-Bioreaktor Vorlesung mit Übungen, Tafelanschrift/Power-Point-Präsentationen Ausführliche Formelsammlung mit Kommentaren; Einsele, A., R. K. Finn, Mikrobiologische und biochemische VCH/ 1 /1985 vergriffen W. Samhaber Verfahrenstechnik Muttzall, K. Einführung in die Fermentationstechnik Behr s Verlag /1/ 1993 H. Chmiel Bioprozesstechnik Elsevier-Spektrum / 2 / 20 Schwister, K. u. a. 1 K Taschenbuch der Verfahrenstechnik: Biologische Verfahrenstechnik Fachbuchverlag Leipzig / 1 /2002 LV Einführung in Biotechnologie und Verfahrenstechnik; Mathematik 1 und 2 (Differenzialgleichungen); Chemie 3 ECTS-Credits: 3 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 15

16 3.4.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Chemische Reaktionstechnik Reaktionstechnik Chemische Reaktionstechnik Prof. Dr. Thomas Oppenländer Zuordnung Schwerpunkt: BT/VPE Semester: 3 Auswertung und Beurteilung reaktionskinetischer Daten, mathematische Behandlung (Integration) von Geschwindigkeitsgesetzen und Diskussion der Konzentrations-Zeit- Gesetze, Verständnis von Chemiereaktoren verschiedener Typen und Durchführung der Stoffbilanzierung von Chemie- und Bioreaktoren, ökonomischen Bewertung von Prozessen. Mikro- und Makrokinetik, Grundbegriffe der Reaktionstechnik: Lineare und konvergente Synthese, Ausbeute, Betriebsweisen von Chemie- und Bioreaktoren, Beurteilungsgrößen von Chemie-/Bio-Reaktoren, Umsatz und Stöchiometrie, Reaktionskinetik: Reaktionsordnung und Reaktionsmolekularität, Kinetik von Elementarreaktionen, Mehrstufen Reaktionen, Integration von Geschwindigkeitsgesetzen, Halbwertszeit t 1/2, Auswertung kinetischer Daten, Umsatzbezogene Reaktionskinetische Gleichungen, Kinetik der Mutarotation, Kinetik Enzym-katalysierter Reaktionen: Michaelis-Menten-Kinetik, Kinetik der UV-Desinfektion und Photoreaktivierung, Folgereaktionen, Parallelreaktionen: Methode des quasistationären Zustands, Ökonomische Beurteilung, Ideale, isotherm betriebene Reaktoren, Aufstellen der Materialbilanzen: Diskontinuierlicher Rührkessel, Kontinuierlich betriebene Rührkessel, Strömungsrohr. Vorlesung, Tafelanschrift/Power-Point-Vorträge JENS HAGEN, CHEMIEREAKTOREN: AUSLEGUNG UND SIMULATION, WILEY-VCH, WEINHEIM, CHEMISCHE REAKTIONSTECHNIK MANFRED BAERNS ; HANNS HOFMANN ; ALBERT RENKEN 2., DURCHGES. AUFL. THIEME STUTTGART ; NEW YORK, THE CHEMICAL REACTOR OMNIBOOK OCTAVE LEVENSPIEL OSU CORVALLIS, OR., 1996 Photochemical Purification of Water and Air, Advanced Oxidation Processes (AOPs): Principles, Reaction Mechanisms, Reactor Concepts; T. Oppenländer Wiley-VCH, New York/Weinheim, 2003, 1 K Mathe 1/2, Chemie 1, Physik 2 3 ECTS-Credits: 3 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 16

17 3.5 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Sprachen Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Sprachen Teilmodule Sprachen 1 Lehrbeauftragte des Kultur- und Sprachenzentrums (KuSZ) der HFU BT und VPE Semester: 3 Klausur, Ausarbeitung ECTS-Credits: 6 Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Beitrag zu anderen Modulen: Ausbaufähige Kenntnisse in Englisch Bei nachgewiesen sehr guten Vorkenntnissen in Englisch (Eingangstest Level 7) freie Sprachenwahl Sprachkenntnisse für andere Module Lernziele Modul: Sicherstellung der notwendigen Sprachkenntnisse für spätere englischsprachige Module, Auslandsaufenthalte, Projektarbeiten, Thesis Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Vermittlung von Grundlagen für BPT 4 SWS (jeweils 2 SWS pro Teilmodul) Module Hauptstudium BPT 17

18 3.6 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Wirtschaft 1 Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Betriebswirtschaftslehre Vorlesung Einführung in das Recht Vorlesung Prof. Dr. Winckler-Ruß Zuordnung Schwerpunkte: BT und VPE Semester: 3 1 Klausur Betriebswirtschaftslehre (50 %) 1 Klausur Recht (50 %) ECTS-Credits: 4 Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Keine Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Das Modul Wirtschaft 1 vermittelt für das Praxissemester und die Thesis erforderliche Kenntnisse aus dem Bereich BWL und Recht Sensibilisierung für betriebswirtschaftliche und rechtliche Fragestellungen Vermittlung von Grundkenntnissen in BWL und Recht Die Veranstaltungen können sowohl in anderen Studiengängen des Fachbereichs als auch in anderen technischen Studienrichtungen verwendet werden. Betriebswirtschaftslehre 2 SWS Einführung in das Recht 2 SWS Module Hauptstudium BPT 18

19 3.6.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Einführung in das Recht Wirtschaft 1 Einführung in das Recht Prof. Dr. Horstmeier / Lehrbeauftragter Dr. Horstmeier (im Wechsel) Zuordnung Schwerpunkt: BT und VPE Semester: 3 Interesse an und Bewusstsein für rechtliche Fragestellungen wecken und rechtliche Grundkenntnisse vermitteln. Einführung - Rechtsgeschichte Grundrisse: - des Strafrechts - des Zivilrechts - des Handelsrechts Seminaristische Vorlesung, zum Teil Blockveranstaltung BGB, direkter Internetzugriff auf aktuelle Neuerungen in der Gesetzgebung Klausur 90 min, geht zu 50% in die Modulnote ein Hochschulreife 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 19

20 3.6.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Betriebswirtschaftslehre Wirtschaft 1 Betriebswirtschaftslehre Prof. Dr. Winckler-Ruß Zuordnung Schwerpunkt: BT und VPE Semester: 3 Interesse für betriebswirtschaftliche Zusammenhänge wecken Vermittlung von Grundkenntnissen in der BWL (insb. in der Leistungserstellung) 1. Grundlagen Grundbegriffe und das ökonomische Prinzip 2. Aufbau des Betriebes Produktionsfaktoren und -funktionen, Organisation, Rechtsform 3. Beschaffung und Logistik Kennzeichnung der Beschaffung und beschaffungspolitische Entscheidungen, Logistik, Standort-, Transport und Lagerentscheidungen, Entscheidungen über Materialwirtschaft und Verpackung, Exkurs: Just-In-Time und Kanban 4. Produktion Kennzeichnung der Produktion, Produktionsverfahren und ablauf (Losgrößen, Maschinenbelegung, etc.), PPS-Systeme, Qualitätsmanagement 5. Marketing Kennzeichnung von Absatz bzw. Marketing, das Marketing-Mix (Produktpolitik, Preispolitik, Kommunikationspolitik, Distributionspolitik), E-Commerce Vorlesung mit interaktiven Übungsteilen Literaturempfehlung (Auszug): Schierenbeck, Henner: Grundzüge der Betriebswirtschaftslehre, 16. Auflage, München Wöhe; Günter: Einführung in die Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, 24. Auflage, München Klausur 45 min Keine 2 SWS ECTS-Credits: 2 ECTS Sprache: deutsch Module Hauptstudium BPT 20

21 3.7 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Anlagenbau Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Anlagenbau Der Modul enthält die Lehrveranstaltungen Anlagenplanung und Anlagenbau (Vorlesung) Anlagentechnik (Vorlesung) Praktikum CAD (Praktikum mit PC-Übungen) Prof. Dr. Detlev Ringer Verfahrenstechnik / Process Engineering Semester: 3 2x Klausur (Vorlesungen), 1 x Praxistest (Praktikum) ECTS-Credits: 5 Sprache: Deutsch Modulvoraussetzungen: Modul Bioverfahrenstechnik 2 vollständig gehört Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Beitrag zum Verständnis verfahrentechnischer Prozesse, direkte und indirekte Bezüge zu allen anderen Modulen des 3 Semesters (außer Sprachen) sowie den Pflichtmodulen der höheren Semester Basisverständnis für die Abläufe und verwendeten Methoden bei Planung und Bau von verfahrenstechnischen Anlagen Basisverständnis für Aufbau und Verwendung von Technischen Zeichnungen und Grundelemente der Festigkeitsberechnung von typischen Bauteilen der verwendetet Apparate in verfahrenstechnischen Anlagen. Leseverständnis für 2-dimensionale Technische Zeichnungen und Fähigkeit zur Erstellung eigener, einfacher 2-dimensionaler Zeichnungen mit einem praxisüblichen CAD- Programm Basismodul im Schwerpunkt Verfahrenstechnik / Process Engineering Vorlesungen je 2 SWS, Praktikum 1 SWS Module Hauptstudium BPT 21

22 3.7.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: CAD Praktikum Anlagenbau Praktikum CAD Prof. Dr.-Ing. Detlev Ringer Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik / Process Engineering (VPE) Semester: 3 Die Student-/Innen sollen eigenständig einfache Technische Zeichnungen (2D) und Fließbilder verfahrenstechnischer Anlagen mit einem zeitgemäßen Arbeitsmittel (CAD- Programm) erstellen können. Es erfolgt eine Einweisung in ein zeitgemäßes CAD-System unter Anwendung der in der Vorlesung Anlagentechnik besprochenen Prinzipien (Normen zum Technischen Zeichnen). An einem Bauteil werden die Programmkenntnisse vertieft. Übungen an individuellen PCs (PC-Raum), hoher Übungs- und Selbstlernanteil Ausführliches Skript in FELIX, geeignet zum Selbststudium Test (erstellen einer Technischen Zeichnung in 90 Minuten) Module BPT1 und BPT 2, Modul Projekt 1 ECTS-Credits: 1 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 22

23 3.7.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung:Anlagentechnik Anlagenbau Anlagentechnik Prof. Dr.-Ing. Detlev Ringer Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik / Process Engineering (VPE) Semester: 3 Die Studierenden sollen wesentliche Inhalte Technischer Zeichnungen ebenso wie Darstellungen der Funktionen verfahrenstechnischer Anlagen (Fließbilder) erfassen und verstehen können. Sie sollen die wesentlichen Bauteile verfahrenstechnischer Apparate kennen und die Grundzüge für deren Festigkeitsrechnung erfasst haben. Die Vorlesung vermittelt Kenntnisse auf folgenden Gebieten: Technisches Zeichen (Normen; Blattgestaltung; Objektdarstellung; Informationen für die Fertigung) Symbolische Darstellung der Funktionen verfahrenstechnischer Anlagen (Entwicklung einer Anlage; Darstellung von Verfahren mit Fließbildern; Darstellung von Anlagen und Anlagenteilen) Bauteile verfahrenstechnischer Anlagen (Typische verfahrenstechnische Apparate; Elemente dieser Apparate; Verbindungselemente) Grundlagen der Festigkeitsberechnung nach AD-Merkblättern Vorlesung mit Übungen Vorlesungsskript in FELIX Hoischen, H.; Technisches Zeichnen; Berlin: Cornelsen (1996) Graßmuck, G.; DIN-Normen in der Verfahrenstechnik; Stuttgart: Teubner (1989) Ullrich, H.; Wirtschaftl. Planung u. Abwicklung verfahrenstechn. Anlagen, Essen: Vulkan (1992) Div. Autoren; AD-Merkblätter; Köln, Berlin: Heymanns, Beuth (2001) Klausur (90 Minuten) Module BPT1 und BPT 2, Modul Projekt 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 23

24 3.7.3 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Anlagenbau und Anlagenplanung Anlagenbau Anlagenplanung und Anlagenbau Prof. Dr.-Ing. Detlev Ringer Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik / Process Engineering (VPE) Semester: 3 Die StudentInnen sollen in die wesentlichen Schritte und Methoden bei Planung und Bau verfahrenstechnischer Anlagen kennen und anwenden können. Die Vorlesung vermittelt eine Einführung in die Anlagenplanung und den Anlagenbau: Allgemeine Grundlagen (Charakteristika und Handhabung von technischer Kommunikation; wichtige Kostenarten und Finanzkriterien; Vertragsarten) Technische Grundlagen (technische Pläne und Planarten, darunter Fließbilder, Zeitplanung und Terminpläne; kaufmännische und verfahrenstechnische Hilfsmittel) Gesetzliche Grundlagen (Allgemeiner gesetzlicher Rahmen; Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz; Vorschriften für den Umweltschutz; Genehmigung verfahrenstechnischer Anlagen) Vorlesung mit Übungen, Gruppenarbeiten, Hausaufgaben für eigenständige Bearbeitung, englische Unterrichtsteile Vorlesungsskript in FELIX Klausur (90 Minuten) Module BPT1 und BPT 2, Modul Projekt 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 24

25 3.8 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Transportprozesse Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Transportprozesse Wärmeübertragung Stoffübertragung Praktikum Transportprozesse Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kukral Verfahrenstechnik (VPE) Semester: 3 Klausur bzw. Hausarbeit ECTS-Credits: 6 Sprache: Deutsch Modulvoraussetzungen: Physik 2, Mathematik 1 & 2 Beitrag zu anderen Modulen: Physikalische Verfahren, Wahlpflichtmodul zu den Profilen 3 (Energie & Nachhaltigkeit) und 1 (Ernährung & Wasser) Lernziele Modul: Die Studierenden kennen die Grundmechanismen von Transportprozessen und können Analogien sowie Unterschiede zwischen Wärme-, Stoff- und Impulstransport erkennen und bewerten. Die Studierenden kennen die gängigen Berechnungsverfahren für Apparate der Wärme, und Stoffübertragung sowie die Annahmen und Grenzen, die diesen Verfahren zugrunde liegen. Aus dieser Gesamtheitz heraus sind die Studierenden in der Lage, die Kenntnisse auf praktische Belange zu übertragen und dabei auch fachspezifische Software (Engineering Equation Solver) einzusetzen. Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: 2 / 2/ 2 Module Hauptstudium BPT 25

26 3.8.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Wärmeübertragung Transportprozesse Wärmeübertragung Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kukral Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik (VPE) Semester: 3 Die Studierenden kennen und verstehen die Grundmechanismen der Wärmeübertragung und können ihre Bedeutung und ihren Einzelbeitrag bei technischen Problemstellungen bewerten. Die Studierenden kennen die gängigen Berechnungsverfahren für Wärmeübertrager samt deren Annahmen und Grenzen und sind in der Lage, diese Kenntnisse anzuwenden bei der Nachberechnung sowie bei der Dimensionierung von Apparaten. Stromführungen und deren Bedeutung Gemittelte Temperaturen (zeitlich, über Querschnitt, längs Strömungsweg) Kennzahlen für Wärmeübertrager (, R, NTU) Wärmeleitung in ebenen Wänden, Rohren und Kugelschalen Konvektiver Wärmetransport in einphasigen Strömungen (erzwungen, frei) Berippte Oberflächen, verschmutzte Oberflächen Vorlesung mit integrierten Übungen sowie Übungsbeispielen zum Selbststudium Klausur Incropera, F.P.; DeWitt, D.P.; Bergmann, T.L.; Lavine, A.S.: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6. Aufl., Wiley (2006) Baehr, H.D.; Stephan, K.: Wärme und Stoffübertragung, 7. Aufl., Springer (2010) Polifke, W; Kopitz, J.: Wärmeübertragung, 2. Aufl., Pearson (2009) Physik 2, Mathematik 1 & 2 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 26

27 3.8.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Stoffübertragung Transportprozesse Stoffübertragung Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kukral Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik (VPE) Semester: 3 Die Studierenden kennen und verstehen die Grundmechanismen der Stoffübertragung sowie deren Analogie zur Wärmeübertragung. Damit sind sie in der Lage, die wesentlichen Sachverhalte einfacher Anwendungsbeispiele mathematisch-physikalisch zu beschreiben, bzw. sie verfügen über die Grundlagen für weiterführende Vorlesungen wie z.b. Thermische Verfahrenstechnik. Dimensionsanalyse zur Herleitung verfahrenstechnischer Kennzahlen Konzentrationsmaße und Stoffbilanzen Diffusion Diffusion in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen Die Fick schen Gesetze Berechnung von Diffusionskoeffizienten Konvektiver Stofftransport Konzentrationsgrenzschichten und Stoffübergangstheorien Berechnung von Stoffübergangskoeffizienten Stoffdurchgang Vorlesung mit integrierten Übungen sowie Übungsbeispielen zum Selbststudium Klausur Incropera, F.P.; DeWitt, D.P.; Bergmann, T.L.; Lavine, A.S.: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6. Aufl., Wiley (2006) Baehr, H.D.; Stephan, K.: Wärme und Stoffübertragung, 7. Aufl., Springer (2010) Kraeume, M.: Transportvorgänge in der Verfahrenstechnik, Springer (2003) Physik 2, Mathematik 1 & 2 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 27

28 3.8.3 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Transportprozesse Praktikum Transportprozesse Praktikum Transportprozesse Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Kukral Zuordnung Schwerpunkt: Verfahrenstechnik (VPE) Semester: 3 Die Studierenden sind in der Lage, die in den Vorlesungen des Moduls vermittelten Kenntnisse in Programmiersyntax zu übertragen, um so praktische Fragestellungen rechnergestützt bearbeiten zu können. Damit soll im Verlauf des Studiums sowie im späteren Berufsleben ein effizienteres und realitätsnäheres (d.h. mit weniger Vereinfachung behaftetes) Arbeiten ermöglicht werden. Das Praktikum versteht sich in diesem Sinne als Rechnerpraktikum. Einführung in die Bedienung und die Programmiersprache von EES Berechnung von Stoffdaten mittels EES-interner Bibliotheken, Diffusionskoeffizienten, Wärmeübertragungskoeffizienten mittels EES-interer Bibliotheken, Stoffübertragungskoeffizienten mittels Filmtheorie und Lewis- Analogie. Auslegung von Wärmeübertragern mittels, NTU-Methode, durch Integration der differentiellen Bilanzgleichungen. Praktikum mit vorgegebenen Programmieraufgaben, die teils selbstständig, teils unter Anleitung zu bearbeiten sind. Hausarbeit Engineering Equation Solver (EES) der Fa. F-Chart ( Nellis, G.F.; Klein, S.A.: Heat Transfer, Cambridge University Press (2009) Physik 2, Mathematik 1 & 2 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 28

29 4. Semester 4.1 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Bioverfahrenstechnik Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Bioverfahrenstechnik 5. Bioverfahrenstechnik Seminar 6. Bioverfahrenstechnik Praktikum Prof. Dr. Waldemar Reule BT Semester: 4 1 Prüfungsleistung (Test, Präsentation) zu 1. und 1 Studienleistung (Bericht) zu 2. ECTS-Credits: 6 Sprache: deutsch Modulvoraussetzungen: Modul Reaktionstechnik (BPT 3) Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: Aufteilung der Stunden: Erarbeiten von praktischen Erfahrungen bei der Durchführung von Biotechnischen Produktionsprozessen; Anwendung der biotechnischen Grundlagen für die Stoffgewinnung; Anregungen für die Anwendung der Automatisierungstechnik in der Biotechnologie; Grundlagen für die spätere Vertiefung in die Bereiche Zellkulturtechnik, Bioreaktortechnik, Lebensmittel- und Getränketechnologie, Umweltbiotechnologie, Qualtitätssicherung, Biologische Sicherheit, Herstellung rekombinanter Organismen und Produkte. Grundlagen der Bioverfahrenstechnik, die notwendig sind, um Zellen in Bioreaktoren kultivieren zu können als Voraussetzung für die Biotechnische Produktion, d. h. die Gewinnung von Organismen (Bakterien, Pilze, Pflanzenzellen, animalische Zellen) und von Produkten (primäre und sekundäre Stoffwechselprodukte und Zellinhaltsstoffe). Die Bedingungen für die Bereitstellung von Resourcen, die Anforderungen an die Ausrüstung (Bioreaktor, Steriltechnik, Up- und Downstream-Processing-Units, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, Analysentechnik) und ihre Bedeutung sollen erkannt und im Zusammenwirken verstanden werden. Grundlagen der Biokinetik und ihre Anwendung auf die Auslegung von Bioreaktoren für Prozesse mit Zellen und Enzymen werden erarbeitet als Voraussetzung für die Anwendung in der folgenden Praxis, unter anderem auch in Form der Modelle zur Simulation von Fermentationsprozessen. Für die Aufarbeitung der Bioprodukte sind die wichtigsten unit operations der Separations-, Konzentrierungs- und Reinigungsprozesse von Bedeutung, deren physikalische Prinzipien verstanden werden und in Form von Modellen zur Berechnung der Operationen angewandt werden sollen. Ausgehend von diesen Zusammenhängen sollen die Studierenden in der Lage sein, mit den bisher erarbeiteten naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen und den Kenntnissen in der Reaktionstechnik (Fermentationstechnik) Versuche zur Fermentation von Zellen und zur Gewinnung von Bioprodukten zu planen und Aufgaben des Basic Design von biotechnischen Prozessanlagen auszuführen. Dazu gehört die Planung, Vorbereitung und Durchführung von Versuchen als Projekt, Erstellen und Umsetzen einer Projektorganisation, die Projektsteuerung, Projekt-Dokumentation und -Präsentation Vermittlung von Grundlagen, Methoden und Anwendungen für BPT 1. 2 SWS, 2 LP; 2. 4 SWS, 4 LP Module Hauptstudium BPT 29

30 4.1.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Fermentationstechnik Bioverfahrenstechnik Zuordnung Schwerpunkt: Ziele der Veranstaltung: Materialien, Literatur: Fermentationstechnik (Bioreaction Engineering) Prof. Dr.-Ing. Waldemar Reule BT / VPE Semester: 3 Anwenden der Grundlagen aus Allgemeiner Chemie, Organischer Chemie, Physikalischer Chemie, Biochemie auf Bioreaktionen mit Zellen und Enzymen: Zellvermehrung auf der Grundlage der biochemischen Energiegewinnung und Zellsubstanzsynthese; phänomenologische, formalkinetische Beschreibung des Zellwachstums, des Substratabbaus und der Produktbildung mit dem Ziel, einen Bioreaktor für eine gewünschte Kapazität auswählen bzw. auslegen zu können. Bioprozesskinetik - Stöchiometrie und Reaktionsgeschwindigkeit biologischer Prozesse: Wachstumsphasen, Teilungsgeschwindigkeit; Wachstumsgeschwindigkeit; Produktbildungsgeschwindigkeit; Substrat- und Sauerstoff- - Einfluss beteiligter Stoffe und Reaktionsbedingungen (Temperatur, ph) auf Wachstumsgeschwindigkeit; Monod-Kinetik; Substrathemmung, Produkthemmung; Experimentelle Bestimmung kinetischer Parameter; Abtötungskinetik bei Hitzeeinwirkung: Sterilisation. Stofftransport Gas/flüssig; Stofftransfer-Koeffizient (KLa Bioreaktoren - Diskontinuierlicher Bioreaktor: Batch- und Fed-Batch-Betrieb - Kontinuierlicher idealer Rührkessel-Bioreaktor - Begaster Rührkessel-Bioreaktor Vorlesung mit Übungen (Modelle; Berechnungen; alte Klausuraufgaben), Tafelanschrift / PowerPoint-Präsentationen Ausführliche Formelsammlung mit Kommentaren; Einsele, A., R. K. Finn, Mikrobiologische und biochemische VCH/ 1 /1985 vergriffen W. Samhaber Verfahrenstechnik Muttzall, K. Einführung in die Fermentationstechnik Behr s Verlag /1/ 1993 H. Chmiel Bioprozesstechnik Elsevier-Spektrum / 3 / 2011 Schwister, K. u. a. 1 K Taschenbuch der Verfahrenstechnik: Biologische Verfahrenstechnik Fachbuchverlag Leipzig / 1 /2002 LV Einführung in Biotechnologie und Verfahrenstechnik; Mathematik 1 und 2 (Differenzialgleichungen); Chemie; Biobasics 3 ECTS-Credits: 3 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 30

31 4.1.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Bioverfahrenstechnik Praktikum Bioverfahrenstechnik Bioverfahrenstechnik Praktikum Prof. Dr.-Ing. Waldemar Reule Zuordnung Schwerpunkt: BT Semester: 4 4 SWS Praktische Umsetzung der wichtigsten Aspekte bei Planung, Auslegung und Betrieb biotechnischer Prozesse anhand konkreter Beispiele; Orientierung an Daten aus der Literatur und an Messdaten aus dem Praktikum; Erkennen prozesstechnischer Zusammenhänge und deren Konsequenzen für eine optimale Prozessführung, Anforderungen an die Prozesssteuerung und Anknüpfungspunkte für prozessintegrierten Umweltschutz An zwei Beispielen (Bio-Hefeproduktion und Bio-Ethanolfermentation mit S. cerevisiae) werden die Grundlagen aus der Biologie, der Chemie und Bioverfahrenstechnik vertieft und praktisch umgesetzt. * Herstellen des Fermentationsmediums durch Stärke-Hydrolyse und Filtration); Sterilisation von Medien und Ausrüstung (Aufbereitung). * Fermentation im Batch-Prozess und Fedbatch-Betrieb (Biohefe) im Rührfermenter bzw. Batch mit Konti-Fermentation im Membranbioreaktor (Bioethanol). * Aufarbeitung: Fest/Flüssig-Trennung (Düsenseparator, Mikrofiltration); Zellaufschluss; Ultrafiltration; Fällung; Ionenaustausch; Adsorption; Chromatographie; Destillation; Kristallisation; Trocknung Projektpraktikum: Definition der Aufgaben und Ziele im Rahmen des Seminars; Projektplanung; Projektmanagement; Durchführung der Versuche in Projektgruppen; Datenauswertung und Dokumentation. Praktikumsskript mit Aufgabenstellung, Arbeitsthemen, Ablaufplan, Medienrezepturen, SOP für die Anlagen und Geräte; Fachartikel; Beispielberichte. Haas, V. C., R. Pörtner Praxis der Bioprozesstechnik Spektrum Akad. Verlag Heidelberg /1/ 2009 Schwister, K. u. a. Taschenbuch der Verfahrenstechnik: Biologische Verfahrenstechnik Fachbuchverlag Leipzig / 1 /2002 Rehm, H.-J., R. Reed(Hrsg.) Biotechnology (mehrbändiges Handbuch) VCH / 1 / 1991 Atkinson, B., F. Mavituna(Hrsg.) 1 Bericht als Studienleistung (SL) Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook Stockton Press / 2 / 1991 LV Einführung in Biotechnologie und Verfahrenstechnik; Mathematik 1 und 2 (Differenzialgleichungen); Chemie; Mikrobilogie und Zellbiologie; Reaktionstechnik ECTS-Leistungspunkte: 4 LP Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 31

32 4.2 Zusammenfassende Modulbeschreibung: Chemie III Chemie 3 Zugehörige Lehrveranstaltung(en): Verantw. Dozent(in): Zuordnung Schwerpunkte: Analytik/physikalische Chemie Labortechnik Praktikum Seminar LabTech Prof. Dr. H. Meinholz, Prof. Dr. T. Oppenländer BPT Semester: 4 2 K ECTS-Credits: 7 Sprache: Deutsch Modulvoraussetzungen: Mathe 1/2, Chemie1/2 Beitrag zu anderen Modulen: Lernziele Modul: Verwendung in der Hochschulausbildung: In diesem Modul werden grundlegende praktische Methoden und Verfahren der physikalischchemischen Analytik und Laboratoriumstechnik erlernt. Die physikalisch-chemischen Prinzipien der Thermodynamik und der Reaktionskinetik werden erarbeitet. Unit operations der chemischen und biologischen Verfahrenstechnik werden behandelt. Diese Kenntnisse sind für das Vertiefungsstudium BT/VPT nötig. Die Studierenden sollen qualitative und quantitative Analysemethoden sowie übliche Labortechniken an praktischen Beispielen aus der organischen, bio-organischen und Naturstoffchemie kennen lernen. Die Studenten/-innen sind in der Lage mit üblichen Labortechniken chemische und grundlegende analytische Fragestellungen zu bearbeiten; die Anwendung, Bewertung und den Vergleich der Analysemethoden und verfahren durchzuführen; Sachverhalte an ausgewählten Beispielen selbständig zu planen und zu erarbeiten; unit operations der Verfahrenstechnik im Labormaßstab durch zu führen. BPT Aufteilung der Stunden: Analytik/Physikalische Chemie 4 SWS, Labortechnik Praktikum 2 SWS, Seminar Lab Tech 1 SWS Module Hauptstudium BPT 32

33 4.2.1 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Analytik / Physikalische Chemie Chemie 3 Analytik / Physikalische Chemie Prof. Dr. Heinz Meinholz Zuordnung Schwerpunkt: BPT Semester: 4 Die Studenten/-innen sind in der Lage verschiedene Analysenmethoden und verfahren anzuwenden und bewertend zu vergleichen und Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Anwendungsgebieten aufzuzeigen. Im Rahmen der physikalischen Chemie können sie die Hauptsätze der Thermodynamik auf (bio)chemische Reaktionen, die Kinetik und Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erläutern und auf ausgewählte Praxisfälle anwenden. klassische analytische Methoden UV/Vis-Spektroskopie Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) Infrarotspektroskopie (IR) Chromatographische Trennmethoden Elektroanalytische Chemie Hauptsätze der Thermodynamik Chemisches Gleichgewicht Kinetik chemischer Reaktionen Vorlesung D.A. Skoog, J.J. Leary; Instrumentelle Analytik; Springer; 1996; M.Otto; Analytische Chemie; Wiley-VCH; 2006; Ch. E. Mortimer, U.Müller; Chemie; Thieme; 2003; Atkins,P.; de Paula,J.; Physikalische Chemie; Wiley-VCH; 2006; Atkins,P. et al.; Arbeitsbuch Physikalische Chemie; Wiley-VCH; 2007; Klausur keine 4 ECTS-Credits: 4 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 33

34 4.2.2 Lehrveranstaltungsbeschreibung: Labortechnik Praktikum Chemie 3 Praktikum Labortechnik Prof. Dr. T. Oppenländer Zuordnung Schwerpunkt: BT/VPE Semester: 4 Praktisches Arbeiten in einem (organisch) chemischen Laborumfeld und Kennenlernen der üblichen Laborinfrastruktur. Umgang mit üblichen Glasgeräten und Apparaturen. Protokollführung und umweltgerechte Versuchsplanung. Sorgfältiger Umgang mit Chemikalien und Lösemitteln. Neben üblichen Arbeitsmethoden im organisch-chemischen Labor (z. B. Filtration, Abnutschen unter Vakuum, Destillation am Rotationsverdampfer etc.) erlernen die StudentInnen folgende Techniken: Soxhlett-Extraktion, Fraktionierende Destillation unter Vakuum, Azeotrope Destillation, Kristallisation, Sublimation, Präparative Säulenchromatographie, Schmelzpunktbestimmung, Bestimmung des Brechungsindex n 20 D (Refraktometrie), Bestimmung der spezifischen Drehung (Polarimetrie), Bestimmung der optischen Reinheit (%op) und des Enantiomerenüberschusses (%ee), Spektroskopische Methoden: IR-Spektroskopie (Assistenten-Demo), Kapillar-Gaschromatographie: Enantiomerentrennung an chiraler Phase, Wasserbestimmung durch Karl-Fischer- Titration, Umgang mit technischen UV-Strahlern, umweltgerechter Umgang mit organischen Lösemitteln (Entsorgung und Recycling), Umgang mit Mikroorganismen (Bäckerhefe), Nutzung von Mikroorganismen in der Synthese von organischen Feinchemikalien: Green Chemistry. Praktikum in Zweiergruppen Skriptum zum Praktikum; D.A. Skoog, J.J. Leary Instrumentelle Analytik Springer, Berlin; W. Heller, H. Naumer Untersuchungsmethoden in der Chemie Wiley-VCH, Weinheim; St. Kromidas Validierung in der Analytik Wiley-VCH, Weinheim; Organikum organisch-chemisches Grundpraktikum von Heinz G. O. Becker , neu bearb. und erw. Aufl. / von Heinz G. O. Becker... Wiley-VCH Weinheim, 2001; Integriertes organisches Praktikum Hünig ; Märkl ; Sauer Verl. Chemie Weinheim Laborberichte (Versuchsprotokolle) Chemie 1/2, Physik 1/2, Reaktionstechnik 2 ECTS-Credits: 2 Sprache: Deutsch Module Hauptstudium BPT 34