Procesadaptering i Fermenteringsbaseret Bioproduktion

Overordnede kursusmål I en lineær økonomi omdannes ressourcer til produkter, og produkterne ender i sidste ende som affald. I en cirkulær økonomi genbruges produkter og materialer, og affald elimineres så meget som muligt. En cirkulær økonomi kombineret med vedvarende energi bør resultere i et mere bæredygtigt system. I en bæredygtighedskontekst har fermenteringsprocesser evnen til at omdanne vedvarende ressourcer til nyttige produkter. Derfor kan fermentering betragtes som en af ​​hjørnestenene i opbygning af en grønnere og mere cirkulær økonomi. Hovedformålet med dette kursus er at introducere de studerende til de metoder og værktøjer, der er tilgængelige, når en celle overføres fra et laboratorie- eller forskningsmiljø til pilot- og fuldskala. Den studerende, der følger dette kursus, bør derfor tilegne sig en bedre forståelse af interaktionerne mellem cellerne og hardwaren (reaktoren) og vil lære, hvordan man sigter mod optimale betingelser for cellernes vækst i stor skala. Emner som in situ produktfjernelse (ISPR), faststof- og gasfermentering, opskalering/nedskalering af en fermenteringsproces vil også blive fremhævet som en del af kurset. Der vil også blive lagt særlig vægt på at tilegne sig essentielle digitaliserings- og datahåndteringsfærdigheder. Forelæsningerne vil blive afholdt af erfarne DTU-undervisere kombineret med gæsteundervisere fra industrien. Kurset inkluderer et besøg på et storskala fermenteringsanlæg. See course description in English Læringsmål Opsæt en massebalance for forskellige bioreaktordriftstilstande Simuler forskellige reaktordriftstilstande og fortolk simuleringsresultaterne Beskriv effekten af ​​at indføre grundlæggende proceskontrol på en proces i en bioreaktor Beskriv de væsentlige udfordringer forbundet med faststoffermentering og fermenteringsprocesser der bruger gasformige substrater Vælg et passende sæt online målinger til en dyrkningsproces, samt skeln mellem fordele og ulemper ved specifikke basale og avancerede sensorer Beskriv effekten af ​​​​skala på en mikroorganismes ydeevne, samt fordele og ulemper ved forskellige metoder til matematisk at beskrive eller simulere effekter af skala Udvikle procesbaserede strategier til optimering af produktdannelse i en fermenteringsproces Skeln mellem forskellige downstream-enhedsoperationer og vurder fordele og ulemper ved at introducere in situ produktfjernelse (ISPR) i en specifik proces Identificere og evaluere muligheder for procestilpasning med henblik på reduceret miljøpåvirkning; Identificere muligheder for etablering af industriel symbiose; Design og implementering af en grundlæggende strategi til indsamling og håndtering af procesdata i en fermenteringsproces Skeln mellem grundlæggende AI/maskinlæringsværktøjer til behandling af fermenteringsdata; Kursusindhold Elementer inkluderet i dette kursus er: • reaktordesign (hardwaren) og reaktordriftstilstande • massebalancer relateret til de forskellige driftstilstande • suspenderede vækstsystemer vs. immobiliserede vækstsystemer (biofilm) • miniaturiserede reaktorsystemer (fermentering med høj kapacitet) • opskalering og nedskalering af en proces • online sensorer (både traditionelle og nye systemer) og biosensorer • grundlæggende bioreaktorstyringskoncepter • online processtyring • introduktion til beregningsmæssig fluiddynamik og kompartmentmodeller • data (datatyper, online versus offline), korrekt håndtering af data • forskellige måder at bruge de tilgængelige data på (estimere parametre i en mekanistisk model, udtrække procesviden) • grundlæggende begreber inden for kunstig intelligens anvendt på fermenteringsdata • genvinding af opløsningsmidler • fjernelse af in situ-produkter • biobrændstoffer og bioraffinaderier • processer til omdannelse af affald til ressourcer • principper for industriel symbiose Anbefalede forudsætninger Grundlæggende kendskab til brugen af ​​Python eller MATLAB ved kursets start er en fordel, men ikke en nødvendighed. Undervisningsform Forelæsningerne vil blive afholdt af erfarne DTU-undervisere kombineret med gæsteundervisere fra industrien. Forelæsningerne er en blanding af teori og casestudier. Undervisningen kombineres med øvelser/problemløsningssessioner i klassen. Fakultet Krist V. Gernaey Contact or read more about Krist V. Se kurset i kursusbasen