← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Expert · Werkboek · 31. Bioprocestechniek
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
E31. Bioprocestechniek — werkboek
EExpert · deel E6 · Life sciences en bio-engineering

Werkboek · hoofdstuk 31Bioprocestechniek

Groei, voeding, licht en gas op één controleerbare systeemgrens

Je oefent groeisnelheid en opbrengst, sluit voorraden met voeding/oogst en werkt vervolgens een algen- en schaalvoorstel uit dat zijn aannames en beperkingen aantoonbaar bewaakt.

4× oefenen4× toepassen4× uitdagen± 525 min0/12 gedaan
BLeven en systemenWWiskundig modellerenMMaterie en chemie
Een getoetste reactorprestatie bevat groei, gas, oogst, lichtenergie en onderhoud samen.
Een getoetste reactorprestatie bevat groei, gas, oogst, lichtenergie en onderhoud samen.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
31.1

Monod in het midden

Oefenen6Rekenen25 min
μmax=0,6 h⁻¹, Ks=2 g/L; S=2 of 6 g/L.
  1. a
    Bereken μ en tijdelijke verdubbelingstijden.
31.2

Batchopbrengst

Oefenen6Rekenen25 min
X0=0,2, S0=8 g/L; Y=0,4 g/g; volume 5 L.
  1. a
    Bereken theoretisch Xmax en totale droogmassa.
31.3

Concentratie versus voorraad

Oefenen6Begrijpen25 min
Biomassamassa groeit van 10 naar 15 g terwijl V van 2 naar 4 L groeit.
  1. a
    Bereken X voor/na en verklaar waarom de lagere X geen sterftebewijs is.
31.4

Uitwassen herkennen

Oefenen6Begrijpen25 min
Een continu vat heeft μ=0,15 h⁻¹ en D=0,20 h⁻¹.
  1. a
    Geef het teken van X' en de betekenis zonder meteen exact nul te claimen.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
31.5

Fed-batch massa sluiten

Toepassen7Rekenen25 min
V0=3 L, X0=0,2, S0=4 g/L, Y=0,5. Voer 1 L van Sin=12 g/L toe; S aan het einde is 1 g/L, geen oogst.
  1. a
    Bereken eind-X en totale biomassa via de equivalentenbalans.
31.6

Chemostat kiezen

Toepassen7Rekenen25 min
μmax=0,5 h⁻¹, Ks=1 g/L, Sin=9 g/L, Y=0,4, D=0,25 h⁻¹.
  1. a
    Bereken S*, X*, productiviteit en Dcrit.
31.7

Zuurstofoverdracht

Toepassen7Rekenen25 min
C*=9, Cmin=3 mg/L, kLa=8 h⁻¹; qO2=0,016 g/(g·h).
  1. a
    Bereken Xgrens en de stationaire C bij X=2 g/L.
31.8

Elementbalans naar bewoners

Toepassen7Rekenen25 min
Gebruik de CH1,8O0,5N0,2-lesbiomassa en 1,68 kg O₂/dag voor twee bewoners.
  1. a
    Controleer C, H, O, N en bereken droge biomassa/CO₂; wat ontbreekt voor echte levering?
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
31.9

Alle reactorbalansen reproduceren

Uitdagen9Programmeren80 min
reactoren.py bevat vier modi met cumulatieve voeding en afvoer.
  1. a
    Controleer waarden, dt-verfijning en invariant; voeg een onderhoudsterm toe zonder het balansverlies te verbergen.
Zo wordt dit beoordeeld
balansVoorraad, voeding, verdunning, oogst en gas hebben controleerbare eenheden.
modelKinetiek, licht/transport en toepassingsgrenzen zijn expliciet.
validatieEigen code, stapverfijning en onafhankelijk massabehoud ondersteunen het resultaat.
31.10

Licht opschalen

Uitdagen9Analyseren75 min
Bij dezelfde oppervlakte wordt de lesreactor van 5 naar 25 cm diep.
  1. a
    Leid de geïntegreerde factor af, reproduceer productie en vergelijk met ‘vijf keer volume’.
Zo wordt dit beoordeeld
balansVoorraad, voeding, verdunning, oogst en gas hebben controleerbare eenheden.
modelKinetiek, licht/transport en toepassingsgrenzen zijn expliciet.
validatieEigen code, stapverfijning en onafhankelijk massabehoud ondersteunen het resultaat.
31.11

Een O₂-reactor als systeemplan

Uitdagen9Habitat100 min
Een ontwerper wil de bewonersventilatie vervangen na één hoge fotosynthesemeting.
  1. a
    Maak een dimensie-/validatieplan met energie, koolstof, donkerperiode, oogst en storing.
Zo wordt dit beoordeeld
balansVoorraad, voeding, verdunning, oogst en gas hebben controleerbare eenheden.
modelKinetiek, licht/transport en toepassingsgrenzen zijn expliciet.
validatieEigen code, stapverfijning en onafhankelijk massabehoud ondersteunen het resultaat.
31.12

Schaalregels kunnen botsen

Uitdagen9Ontwerpen70 min
Geometrische lengtes×10; eis gelijk P/V én gelijke tipsnelheid voor hetzelfde Np.
  1. a
    Bewijs de botsing en kies een toetsbaar vervolg in plaats van beide stil te claimen.
Zo wordt dit beoordeeld
balansVoorraad, voeding, verdunning, oogst en gas hebben controleerbare eenheden.
modelKinetiek, licht/transport en toepassingsgrenzen zijn expliciet.
validatieEigen code, stapverfijning en onafhankelijk massabehoud ondersteunen het resultaat.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet