STUDIENFÜHRER VERFAHRENSTECHNIK - Aachener ...

48 STUDIENFÜHRER VERFAHRENSTECHNIK
präsentiert. Diese reichen von der Beheizung von
Schwimmbädern bis zur solarthermischen Stromerzeugung
mit unterschiedlichen Technologien. Das
letztere Thema wird dabei vertieft dargestellt. Die
optimale Einkopplung in unterschiedliche Kreisprozesse,
die Bau- und Betriebsweisen von thermischen
Energiespeichern wird erläutert. Auf die Strategien
zur Kostenoptimierung bei der Auslegung solcher
Systeme wird eingegangen.
Stoffübertragung in der Verfahrenstechnik
(V2/Ü1,SS) (Pfennig)
Stofftransport ist ein wesentlicher Schritt bei allen
thermischen Trennverfahren, aber auch in einer
Vielzahl anderer Anwendungen. So ist beispielsweise
der Stofftransport an Katalysatorpellets in vielen
Fällen für die gesamte Reaktionskinetik wichtiger
als die eigentliche Aktivität der katalytisch wirksamen
Zentren im Pellet. Bei vielen Anwendungen
kommt hinzu, dass sich der Stofftransport aus diffusiven
und konvektiven Anteilen ergibt. Dieses Wechselspiel
wird zudem durch die Geometrie des Stoffaustauschproblems
(z. B. Tropfen, Blase, Film) mitbestimmt.
Ziel der Vorlesung ist es daher, die praktisch relevanten
Vorraussetzungen zu vermitteln, die insbesondere
für die Entwicklung und den Einsatz moderner
Verfahrensmodelle benötigt werden. Themen
sind entsprechend die Diffusion in Zwei- und Mehrstoffsystemen,
die Überlagerung mit konvektivem
Transport unter verschiedenen geometrischen Randbedingungen
und insbesondere das dynamische Geschehen
an Phasengrenzen. Gerade letzteres ist häufig
aufgrund von stofftransportinduzierten Konvektionen
entscheidend für die Gesamteffizienz eines
Verfahrens.
Mit dieser Vorlesung soll die Basis für das Verständnis
einfacher und komplexer Stofftransportprozesse
gelegt werden, wie es heute vielfach benötigt wird.
Stoffwechselphysiologie, Mikro- und
Molekularbiologie für Verfahrenstechniker
(V2/TÜ2,SS) (Gellissen)
Die Bedeutung von Mikroorganismen für die Stoffkreisläufe
der Erde und ihre industrielle Nutzung
durch den Menschen werden zunächst besprochen.
Der Zellaufbau von Bakterien und Eukaryonten (dazu
gehören Pilze, Tiere und Pflanzen) wird verglichen
und Grundmechanismen des Stoffwechsels
werden vorgestellt. Physiologie und Messung von
Wachstum sowie die Besprechung von Kultivierungstechniken
sind ebenso biotechnologisch rele-
vante Kapitel wie die Behandlung von Abtötung,
Sterilisierung und Konservierung. Methoden der
Molekularbiologie machen es möglich, die Evolution
von Mikroorganismen und ihrer Leistungen nachzuvollziehen.
Die wichtigsten biotechnologisch relevanten
Organismen werden vorgestellt. Im Abschnitt
über die Genetik wird von Genen und Genomorganisation,
Konstanz und Variabilität, Mutationen
und Gentransfer als eine Grundlage genetischer Manipulation
die Rede sein. Die Genexpression, das
heißt die Realisierung der genetischen Information
der Zellen und ihre Regulation, wird besprochen.
An diese Kapitel schließen sich Erläuterungen der
genetischen Manipulation mittels klassischer und
molekularbiologischer Techniken an. An Beispielen
wird die Entwicklung von neuen Produktionsstämmen
mit gentechnischen Methoden verdeutlicht.
Im Rahmen des Praktikums werden grundlegende
Fertigkeiten für mikrobiologisches und molekularbiologisches
Arbeiten im Labor vermittelt. Es werden
Kulturen auf Schrägager, Petrischalen und im
Flüssigmedium unter Beachtung der Steriltechnik
angelegt. Versuche zur Isolierung von Mikroorganismen
aus verschiedenen Lebensräumen werden
durchgeführt. Die physiologische Vielfalt der Isolate
wird demonstriert. Die Empfindlichkeit von Sporen
und vegetativen Zellen wird verglichen. Das Wachstum
von Bakterien in einer Schüttelkultur wird
mit verschiedenen Methoden gemessen und ausgewertet.
Lichtmikroskopische Beobachtungen vermitteln
einen Eindruck von Größe und Morphologie
verschiedener Mikroorganismen, außerdem werden
Zellkulturen von tierischen und pflanzlichen Zellen
vorgestellt. Im genetischen Teil werden Versuche
zur Mutagenese, zum Gentransfer und zur Gentechnik
durchgeführt. Spontane und durch Mutagenese
induzierte Hefe-Mutanten werden isoliert. Der
Gentransfer zwischen Bakterien oder Hefen erfolgt
mit Hilfe von Bakterienviren oder direkt über den
Kontakt zwischen Zellen. Plasmid-DNA wird aus
Bakterien gewonnen und wieder in Zellen überführt
(=Transformation). Mit Hilfe der Polymerase-
Kettenreaktion wird ein Hefegen vervielfacht, isoliert,
in ein Plasmid eingebaut und in dem Bakterium
Eschericha coli vermehrt. Die Bakterienkolonien mit
der richtigen Hefe-DNA werden durch Farbänderungen
aufgefunden. Sie kommen durch das An– oder
Abschalten eines Gens in dem Bakterium zustande,
welches man deshalb Reportergen nennt.