Modultitel

  • Biokatalyse

Modultitel (Englisch)

  • Biocatalysis

Lehrveranstaltungen des Moduls

Das Modul gliedert sich in einen theoretischen und einen praktischen Teil mit einem Umfang von je 4 SWS bzw. 5 LP. Der theoretische Teil gliedert sich in 2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung und 1 SWS Seminar.

Modulverantwortliche(r)

Lehrinhalte

Die Vorlesung vermittelt reaktionstechnische Charakteristika der am häufigsten eingesetzten Reaktoren und besonderer Reaktionssysteme. Neben Reaktoren für die Charakterisierung von Katalysatoren wird das Verhalten von Reaktoren auf der Basis von Rührkesseln, Strömungsrohren mit Einbauten, Festbetten und Wirbelschichten besprochen. Darüber hinaus wird ausführlich auf den Betrieb von Membranreaktoren eingegangen. An besonderen Reaktionssystemen werden solche in Flüssig-Flüssig-Zweiphasensystemen und Reaktionen mit Coenzymregenerierung besprochen.
Die Übung übersetzt die Vorlesung in praktische Modellierung. Die Simulation von Kinetiken, Reaktoren und Reaktionssystemen wird ebenso besprochen wie Methoden der Parameterbestimmung. Basis der Programmierung ist Fortran. Eine Auswahl an fertigen Algorithmen wird in Form von Programmbibliotheken zur Verfügung gestellt.
Das Seminar behandelt neuere Entwicklungen der Biokatalyse und Biotransformation. Jeder Teilnehmer bekommt die Gelegenheit, über ein spezielles Thema zu berichten. Zur Vorbereitung wird initiierende Literatur zur Verfügung gestellt. Evolutive Methoden des Katalysatordesigns, aber auch besondere Reaktionsklassen können z.B. Themen sein.
Das Praktikum führt in grundlegende Techniken und Methoden der Biokatalyse ein. Die Enzymimmobilisierung und der Betrieb von Festbett- und Fließbettreaktor stehen auf dem Programm. Die titrimetrische Analyse der Hydrolyse eines Aminosäureesters zur Racematenspaltung ist eine elegante Methode zur Verfolgung der Reaktion sowohl im einphasigen als auch im zweiphasigen Reaktionssystem. Als Reaktion mit Coenzymregenerierung wird die Phosphorylierung von Glycerin unter parallelem Verbrauch von Phosphoenolpyruvat durchgeführt.

Kompetenzen

Die Studierenden sollen das optimale Zusammenspiel von Reaktions- und Reaktorverhalten mit allgemeinen Aspekten der Prozessführung für die Überführung biokatalytischer Prozesse in die Praxis ableiten können. Im theoretischen Teil der Veranstaltung erlernen die Studierenden Zusammenhänge mit hoher praktischer Relevanz in großer Breite. Das Praktikum schult die experimentellen Fertigkeiten, indem das erlernte in die Praxis überführt werden muss. Die Studierenden sollen dadurch Befähigt werden, die Analyse, Auslegung und Simulation von Reaktionssystemen selbständig ausführen zu können.

Anzahl Einzelleistungen (benotet und unbenotet)

eine benotete und zwei unbenotete Einzelleistungen

Prüfungsformen

  • mündliche Prüfung (benotet)
  • Seminarvortrag (unbenotet)
  • Praktikumsprotokolle (unbenotet)

Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Für den theoretischen Teil ist das Bestehen der mündlichen Prüfung (benotet) und ein Seminarvortrag (unbenotet) nötig (ingesamt benotet). Mündliche Testate vor Versuchsbeginn und Versuchprotokolle sind für das Praktikum zu erbringen (unbenotet).

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Jede der beiden Teilveranstaltungen umfasst 4 SWS bzw. 60 Zeitstunden Präsenz. Für das Selbststudium sollten 60 und für die Prüfungsvorbereitungen nochmals 30 Zeitstunden reichen. Das ergibt einen Arbeitsaufwand je Teilveranstaltung von 150 Zeitstunden.
Je Teilveranstaltung werden 5 Leistungspunkte vergeben, also insgesamt 10 Leistungspunkte für das Modul.

Teilnahmevoraussetzungen und Vorkenntnisse

Vorkenntnisse in Reaktionstechnik und Grundoperationen sind nötig.

Modultyp und Verwendbarkeit

Wahlpflichtmodul für die Masterstudiengänge

  • Molekulare Biotechnologie (Spezialisierung Biotechnologie I bis IV, der theoretische Teil allein auch als Spezialisierung Biotechnologie V oder VI)
  • Naturwissenschaftliche Informatik (Vertiefung Naturwissenschaften)

Dauer des Moduls / Angebotsturnus

Zeit: zwei Semester, Turnus: jährlich, Beginn: Wintersemester
Empfohlen: 1. oder 3. Semester Master-Studiengang