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Modellierung und numerische Berechnung eines kontinuierlichen Bio-Mikro-Reaktors

Modellierung und numerische Berechnung eines kontinuierlichen Bio-Mikro-Reaktors
Stellenausschreibung: Links:
Stellenart:

Bachelor-/Masterarbeit

Institut:

IMVT

Eintrittstermin:

ab sofort möglich

Kontaktperson:

Pietrek, Philip

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen, computergestützten, kontinuierlichen Bio-Mikro-Reaktors mit Bestandteilen aus Nano- und Mikrometer Dimensionen. Eine enge Kooperation des Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) mit dem Institut für Biologische Grenzflächen 1 (IBG-1) stellt in diesem Projekt den Grundsatz für die Verbindung von Modellierung bzw. Simulation (IMVT) und Experimenten (IBG-1).

 

Abbildung 1: Projektskizze über die mehrskalige Betrachtung bzw. Umsetzung eines kontinuierlichen Bio-Mikro-Reaktors. Links: Experimentell; rechts: Theoretisch.

Mittels synthetischen, mit Enzymen modifizierten DNA-Origami Strukturen können unterschiedliche Anordnungen von Enzymen experimentell untersucht werden. Molekulardynamische Simulationen sollen im Vorhinein potentielle, Effizienz steigernde Konfigurationen ermitteln und ermöglichen somit eine effiziente, ökonomische, experimentelle Versuchsplanung.

Der angestrebte Bioprozess soll mittels geeigneter Reaktor- und Kinetik-Modellen eine Vorhersage und Optimierung vom Reaktorverhalten ermöglichen. Dabei gilt es neben makroskopischen Reaktor- und Partikelmaße, Fluideigenschaften und Reaktionsbedingungen auch den Einfluss der Enzymanordnungen auf DNA-Strukturen zu untersuchen.

Mehr Infos unter: Twinning Projekt

Forschungsthemen und Aufgaben der Arbeit

Ziel der Arbeit ist, die Erstellung eines Bio-Mikro-Reaktormodells mit komplexer Reaktionskinetik zur Darstellung eines optimierten, kontinuierlichen Prozesses.

Aufgaben der Arbeit:

  • Literaturstudie über Biokatalyse und Multisubstrat Kinetik
  • Einarbeitung in ANSYS Fluent
  • Erstellung eines Bio-Mikro-Reaktormodells und Implementierung einer Multisubstrat-Kinetik
  • Validierung und Parameterstudie des Modells im Vergleich zu Experimenten.

Die Ergebnisse der Arbeit werden innerhalb eines Institutsseminars vorgetragen.

Basiskenntnisse des Bio-/Chemieingenieurwesens sind empfohlen.

Anfang der Arbeit: ab Sommer/Herbst 2018

Aufgabensteller: Prof. Dr.-Ing. R. Dittmeyer

Betreuer: M. Sc. Philip Pietrek