Bioprozessentwicklung und Modellierung

                                                                                                                                        ForschungsschwerpunkteProf. Dr.-Ing. Matthias Franzreb

 

 

 

 

Leiter der Arbeitsgruppe:

Prof.Dr.-Ing. Matthias Franzreb

  Abschlussarbeiten

 

 

Die Gruppe Bioprozessentwicklung und Modellierung befasst sich mit der simulationsgestützten Entwicklung neuartiger Synthese-, Separations- und Analyseverfahren  in der Biotechnologie. Aktuelle Schwerpunktsthemen sind Enzymreaktoren und elektrobiotechnologische Prozesse, die Entwicklung selektiver und energieeffizienter Separationsverfahren für Moleküle, Zellen und Partikel, sowie die Nutzung additiver Fertigungsverfahren für neuartige (bio)analytische Systeme. Die Prozess- entwicklung beinhaltet schnelle Prototypenfertigung mittels verschiedener 3D-Druck Techniken sowie die Generierung eines vertieften Prozessverständnisses durch intensive Nutzung verschiedener Modellierungs- und Simulationstools. Die eingesetzten Modellierungsmethoden reichen von molekulardynamischer Simulation, über Multiphysik Finite-Element Modelle, bis hin zu Digitalen Zwillingen kompletter Bioprozesse.

Forschungsschwerpunkte der AG Bioprozessentwicklung und Modellierung

Bioprozessmodellierung

 

Die Gruppe Bioprozessmodellierung befasst sich mit der Simulation von in der Biotechnologie angewandten Prozessen und Materialien. Neben dem simulativen Part werden für die Entwicklung digitaler Zwillinge von Chromatographiematerialien oder Filterationsanlagen experimentelle Daten als Trainingssets für Algorithmen generiert.
Laufendende Projekte:
Entwicklung digitaler Zwillinge von polymerbasierenden Chromatographieharzen

Intensivierung von dynamischen Crossflow-Filtrationsprozessen in der Lebensmittelindustrie mittels hybrider digitaler Zwillinge

 

 

 

 

 

 

 

 

Bioseparation und -analytik

 

Die Gruppe Bioseparation und -analytik befasst sich mit der Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von maßgeschneiderten, neuartigen Separationsverfahren für präparative und analytische Anwendungen. Zum Einsatz kommen unterschiedliche Tools, wie beispielsweise Multiphysik- und Prozesssimulationen, additive Fertigungstechniken und neue Adsorptionsmaterialien.
Laufende Projekte:
Entwicklung eine magnetischen Dekanters zur Algenseparation
Kontinuierliche Fraktionierung von Feinstpartikel mittels magnetfeldgesteuerter Gegenstromchromatographie
Entwicklung eines modularen Diagnosesystems
Simulationsgestützte Entwicklung einer Mikro-SMB

 

 

 

 

 

 

 

 

Biokatalyse und -sensorik

 

In der Gruppe Biokatalyse und Sensorik werden Enzyme (Biokatalysatoren) auf Träger (Magnetpartikel/MOF) immobilisiert, um sie in neuartigen Reaktorsystemen einzusetzen. Daneben arbeiten wir an der Entwicklung impedanzbasierter Sensorsysteme, mit welchen sich das Trägermaterial sowie dessen Wechselwirkung mit dem entsprechenden Katalysator genauer untersuchen lässt.
Laufenden Projekte:
Magnetisch unterstützter elektrochemischer Wirbelschichtreaktor für elektroenzymatische Synthesen unter Einsatz einer Gasphase
Impedimetrische Charakterisierung dielektrischer Schichten
Immobilisierung von Enzymen in metall-organischen Gerüstverbindungen
Enzymmodelle ∂MOF-Synthese und Analyse von MOFs und deren katalytischer Produkte