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Praxis der Bioprozesstechnik mit virtuellem Praktikum
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Autoreninformationen
Prof. Dr.-Ing. Volker C. Hass, geb. 1963 in Hamburg. 1982-1987 Studium der Verfahrenstechnik und des Biochemical Engineering in Hannover, Hamburg und Birmingham, UK. 1995 Promotion TU Hamburg-Harburg, Bioverfahrenstechnik und Regelungstechnik. 1993-1997 Amt für Wasserwirtschaft, Hamburg. 1997-1998 Post Doc am GKSS Forschungszentrum Geesthacht, 1998-2001 Professor für Umwelt- und Bioverfahrenstechnik an der FH Jena. Seit 2001 Professor für Verfahrenstechnik und Systemdynamik im Institut für Umwelt- und Biotechnik an der Hochschule Bremen. Seit 1995 verschiedene Lehraufträge an der HAW Hamburg, FH Jena und Jacob´s University Bremen. 2002 -2004 Studiengangskoordinator "Umwelttechnik". Etwa 60 Publikationen und Tagungsbeiträge zu den Themen Bioverfahrenstechnik, Modellierung und Regelung von Bioreaktoren, Umwelttechnik.
Priv.-Doz. Dr.-Ing. Ralf Pörtner, geb. 1958 in Melle. 1978-1984 Studium der Chemietechnik in Dortmund. 1989 Promotion Uni Dortmund, Mechanische Verfahrenstechnik. 1989-1990 Post-Doc Uni Tsukuba, Japan. Seit 1990 Oberingenieur und Leiter Arbeitsgruppe "Zellkulturtechnik und Tissue Engineering", TU Hamburg-Harburg, Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik. 2002-2007 Lehrbeauftragter HAW Hamburg. Seit 2008 Lehrbeauftragter an der FH Gießen-Friedberg. 1997 Habilitation und Ernennung zum Privat-Dozenten. Mit-Koordinator des Forschungsschwerpunktes "Regeneration, Implantate und Medizintechnik" der TU Hamburg-Harburg und Sprecher der Forschungsgruppe "Tissue Engineering". Studiengangkoordinator "Bioverfahrenstechnik". Etwa 60 referierte Arbeiten sowie über 120 Tagungsbeiträge zu den Themen Zellkulturtechnik, Steuerung von Bioreaktoren, Tissue Engineering.
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Die "rote Biotechnologie" boomt, die "weiße Biotechnologie" steht vor dem Durchbruch. Damit steigt der Bedarf an gut ausgebildeten Fachkräften, die über Know-How zu Planung, Auslegung und Betrieb biotechnologischer Produktionsprozesse verfügen. Die biotechnische Aus- und Weiterbildung muss ein Verständnis für die meist stationären Operationen und Prozessabläufe (z. B. der zeitliche Verlauf einer Kultivierung im Bioreaktor) schaffen. Eine Vermittlung derartiger Kenntnisse an Studierende und technische AssistentInnen in Vorlesungen, Seminaren und Praktika ist nur bedingt möglich.
Dieses Fachbuch mit einem virtuellen Bioreaktor auf der beiliegenden CD-ROM vermittelt anhand von vergebenen Simulationsexperimenten alle jene Methoden, die erforderlich sind, um solche Fermenter zu betreiben oder den Betrieb zu planen bzw. zu optimieren. Hierzu gehören Beispiele zur Charakterisierung und Betrieb von Bioreaktoren (Wärmeübergang, Sauerstoffeintrag, Sterilisation, Betriebsweisen), zur Ermittlung kinetischer Daten sowie zur Steuerung und Regelung.
Einführung.- 1 Bioreaktortechnik.- 1.1 Terminologie, Übersicht. 1.2 Bioreaktorpraxis - Aufbau, Anlagentechnik und Instrumentierung.- 2 Charakterisierung von Bioreaktoren.- 2.1 Leistungseintrag. 2.2 Mischzeit. 2.3 Sauerstoffeintrag in Kulturmedien. 2.4 Wärmeübergang. 2.5 Schaumbildung. 2.6 Scale-up.- 3 Betrieb von Bioreaktoren.- 3.1 Sterilisation. 3.2 Betriebsweisen und Prozesskenngrößen. 3.3 Batch (Satz-)-Betrieb. 3.4 Kontinuierlicher Betrieb. 3.5 Zulaufsatz-Betrieb (fed batch-Betrieb). 3.6 Vorkultivierung und Prozesskette.- 4 Charakterisierung der Kinetik von Kultivierungsprozessen.- 4.1 Einführung in die Modellbildung. 4.2 Charakteristika ausgewählter Beispielprozesse und Planung prozesstechnischer Experimente zur Kinetik.- 5 Automation von Bioreaktoren.- 5.1 Aufgaben der Automation von Bioreaktoren. 5.2 Regelkreise.- Simulationsexperimente.- 0 Einführung.- Einführende Simulation eines biotechnischen Prozesses.- 1 Bioreaktortechnik.- Prozessleittechnik an Bioreaktoren (Grundfunktionen).- 2 Charakterisierung von Bioreaktoren.- Sterilisation von Bioreaktoren. Bestimmung des Sauerstoffübergangskoeffizienten KLa. Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten. Maßstabsübertragung in Bioreaktoren.- 3 Charakterisierung der Kinetik von Kultivierungsprozessen.- Satz-Kultivierungen zur Analyse wichtiger Prozessparameter. Kontinuierliche Kultivierungen zur Bestimmung wichtiger Prozessparameter. Charakterisierung von Kultivierungsprozessen. Zulauf-Satz-Kultivierungen zur Prozessoptimierung.- 4 Automation von Bioreaktoren.- Entwurf einer Temperatur-Regelung. Entwurf einer ph-Regelung. Entwurf einer Gelöstsauerstoff-Regelung. Entwurf einer Antischaum-Regelung.- Anhang / CD-Text.- 0 Hard- und Softwarevoraussetzungen. 1 Installation. 2 Betrieb des Simulators. 3 Technische Daten zum Simulator.
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