Bei Bioprozessen werden Mikroorganismen, tierische Zellen oder Enzyme eingesetzt, um neue Produkte herzustellen oder eine chemische Umwandlung zu vollziehen. Seit der Antike nutzen Menschen Mikroorganismen, um biologische Materialien für die Herstellung von alkoholischen Getränken und anderen fermentierten Lebensmitteln umzuwandeln. Seither wurden Bioprozesse für eine enorme Bandbreite kommerzieller Produkte entwickelt, von relativ billigen Produkten wie organischen Lösungsmitteln und Industriealkohol bis hin zu teuren Spezialchemikalien wie therapeutischen Proteinen, Antibiotika und Impfstoffen. Heutzutage ist die Entwicklung von Bioprozessen ein wesentlicher Bestandteil zahlreicher chemischer, lebensmitteltechnischer und pharmazeutischer Industrien. Das Hauptziel des Kurses "Einführung in die Entwicklung industrieller Bioprozesse" ist es, einen Überblick über die üblichen Phasen dieser Art von Prozessen zu geben. Der Kurs richtet sich in erster Linie an Studenten, Forscher und Fachleute mit Interesse an Bioprozessen, Biomanufacturing oder Fermentationstechnologie. Einige Kenntnisse in Biologie, Biotechnologie und/oder Bioverfahrenstechnik sind von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich.

Der Kurs beginnt mit einer kurzen Beschreibung einiger grundlegender Eigenschaften von Mikroorganismen und allgemeiner Aspekte im Zusammenhang mit ihrer Verwendung in Bioprozessen im industriellen Maßstab. Anschließend werden die kinetischen Grundlagen für Zellwachstum, Substratverwertung und Produktbildung bei Batch-, kontinuierlichen und Fed-Batch-Kulturen besprochen. Darüber hinaus umfasst der Kurs eine Gruppe von Vorlesungen, die sich mit einigen der Fermentation vorausgehenden Phasen befassen, insbesondere mit der Formulierung der Medien, der Sterilisation, der Konservierung der Mikroorganismen und der Vorbereitung des Inokulums. Die Hauptmerkmale der vorherrschenden Typen von industriellen Bioreaktoren sowie die Prozessparameter, die in Rührkesselreaktoren kontrolliert werden müssen, werden ebenfalls in einem der Module des Kurses behandelt. Da die Ausweitung eines Bioprozesses vom Labormaßstab auf den industriellen Maßstab von erheblicher Bedeutung ist, wird diesem Thema eine zusätzliche Vorlesung gewidmet. Der letzte Teil des Kurses bietet einen allgemeinen Überblick über die nachgelagerte Verarbeitung und befasst sich mit Prozessen, die für die Entfernung von Zellen aus dem Kulturmedium verwendet werden, mit Methoden für den Aufschluss von Zellen und mit der Isolierung des Ziel-Bioprodukts. Am Ende des Kurses sollten Sie: # In der Lage sein, den grundlegenden Unterschied zwischen den beiden grundlegenden Zelltypen zu erkennen: eukaryotische und prokaryotische Zellen # Die wichtigsten Schritte des Brauprozesses unterscheiden # Einige wichtige Schritte bei der rekombinanten Proteinproduktion identifizieren # Die verschiedenen Stufen der industriellen Produktion von Bioethanol definieren # Die wichtigsten Merkmale der drei Fermentationsarten unterscheiden können: batch, kontinuierliche und Fed-Batch-Fermentation # Definieren Sie wichtige Parameter der kontinuierlichen Fermentation # Identifizieren Sie Bioprozesse, bei denen Fed-Batch-Fermenter eingesetzt werden, und wie lange kann ein Fed-Batch-Prozess laufen # Erkennen Sie, wie diewie definierte und undefinierte Fermentationsmedien formuliert werden # Diskutieren Sie die Rolle, die Schlüsselkomponenten von Kulturmedien in Biokonversionsprozessen spielen # Erkennen Sie, wie wichtig es ist, mikrobielle Kontamination zu vermeiden # Beschreiben Sie chemische und physikalische Sterilisationsmethoden # Unterscheiden Sie die Hauptmerkmale gängiger Techniken zur Zellkonservierung der Zellkonservierung # Erkennen Sie die Faktoren, die üblicherweise berücksichtigt werden, um ein Inokulum zu erhalten, das für die Fermentation im industriellen Maßstab geeignet ist # Definieren Sie, was ein Bioreaktor ist und in welchen industriellen Bioprozessen er üblicherweise eingesetzt wird # Identifizieren Sie die wichtigsten Parameter, die während der mikrobiellen Umwandlung in STRs kontrolliert werden müssen # Nennen Sie relevante Parameter, die für das Scale-up berücksichtigt werdendefinieren Sie die aufeinanderfolgenden Schritte der nachgeschalteten Verarbeitung # Unterscheiden Sie verschiedene Methoden zur Entfernung von Biomasse oder zur Zellernte # Wählen Sie gängige Arbeitsschritte für die Primärisolierung aus