Modulets indhold, forløb og pædagogik

Formålet er at introducere den studerende til kemiske, mikrobielle og enzymatiske processer samt bioreaktorer, styring-, regulerings- og overvågningsprincipper, instrumentering og modellerings-værktøjer

Den studerende skal blive i stand til at vælge, analysere, dimensionere og optimere ideelle processer, reaktorer og reguleringssystemer

Projektet opbygges typisk omkring en mikrobiel eller enzymatisk katalyseret proces i en bioreaktor, hvor støkiometriske og kinetiske konstanter, der beskriver processen, bestemmes eksperimentelt

Der udvikles modeller til beskrivelse og optimering af processen under forskellige fysiske og kemiske forhold under hensyntagen til mikroorganismernes fysiologi eller enzymets miljøkrav, og processen simuleres og sammenlignes med eksperimentelle data

Der udføres beregninger af processens udbytte og krav til reaktorens kapacitet mht. transport af gasser og varme

Regulatorer til kontrol af centrale fysiske variable designes, implementeres, simuleres og testes

Projektet kan udføres i samarbejde med en virksomhed

Læringsmål

Viden

Studerende, der gennemfører modulet

• Skal kunne redegøre for basale kemiske, mikrobielle og enzymatiske produktionsprocesser og design og instrumentering af bioreaktorer 
• Skal kunne redegøre for hvilke enzymer, organismer, processer og produkter, der i dag udnyttes og produceres af den bioteknologiske og farmaceutiske industri og hvordan de er frembragt
• Skal kunne redegøre for de vigtigste transportprocesser i bioreaktorer, massetransport mellem forskellige faser samt varmeudveksling
• Skal kunne redegøre for almindeligt benyttede styrings- og reguleringsprincipper (f.eks. PID regulatorer)

Færdigheder

• Skal kunne opstille kinetiske og støkiometriske modeller for ideelle (homogene) mikrobielle og enzymatiske processer vha. balanceligninger og kinetiske udtryk (f.eks. Monods ligning)
• Skal kunne opstille eksperimenter og bestemme centrale støkiometriske og kinetiske parametre som anvendes til at beskrive mikrobielle og enzymatiske reaktioner (f.eks. udbyttekoefficienter, specifikke væksthastigheder, metabolske koefficienter, enymaktiviteter m.v.) og transportprocesser (masse- og varme-transportkoefficeinter) i reaktorer

Kompetencer

• Skal kunne simulere mikrobielle og enzymatiske processer vha. analytisk og numerisk modellering og sammenligne forskellige målte og simulerede variable
• Skal kunne udvælge, indstille og optimere regulatorer til lineære og ikke-lineære processer under hensyntagen til responshastigheder og tidsforsinkelser i processer og sensorer
• Skal kunne instrumentere og implementere regulatorer i praksis

Undervisningsform

• Projektarbejde

Omfang og forventet arbejdsindsats

450 timer

Eksamen

Prøver