Inżynieria bioreaktorów
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 6.15.BTI-IBR |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.4
|
Nazwa przedmiotu: | Inżynieria bioreaktorów |
Jednostka: | Instytut Inżynierii Środowiska i Biotechnologii |
Grupy: |
Plan zajęć III roku Biotechnologii inżynierskiej I stopnia, stacjonarne, semestr 05 (2024/25-Z) |
Punkty ECTS i inne: |
3.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowe |
Tryb prowadzenia: | Realizowany w sali |
Skrócony opis: |
C1 umiejętność zaprojektowania bioprocesu od strony technologicznej (bilanse masowe, cieplne, stopnie konwersji substratów, wydajność produktów). C2 umiejętność doboru typu reaktora i określenia podstawowych parametrów jego pracy, takich jak: natężenie przepływu substratów, wielkość i typ reaktora, najkorzystniejszy sposób prowadzenia procesu (operacje okresowe lub ciągłe), bilans energetyczny reaktora. Student potrafi zaproponować sposób wydzielania i oczyszczania produktu. C3 umiejętność przygotowania hodowli okresowej, w skali laboratoryjnej, w bioreaktorze zbiornikowym. C4 umiejętność prowadzenia i monitorowania hodowli okresowej, w skali laboratoryjnej, w bioreaktorze zbiornikowym. C5 umiejętność oceny efektywności prowadzonego bioprocesu. C6 umiejętność pracy w grupie i odpowiedzialność za pracę z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi. |
Pełny opis: |
Stechiometria wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów; współczynniki wydajności, iloraz oddechowy, stopień redukcji składnika. Termodynamika reakcji – ciepło reakcji, zależność od temperatury i ciśnienia. Równowaga chemiczna. Kinetyka reakcji w układach homogenicznych. Modele reaktorów dla układów homogenicznych – idealny reaktor periodyczny, zbiornikowy przepływowy, rurowy, kaskada idealnych reaktorów zbiornikowych. Kinetyka reakcji enzymatycznych. Inhibicja. Kinetyka wzrostu mikroorganizmów i formowania produktów. Wzrost w obecności inhibitorów. Reaktory stosowane w biotechnologii i ich bilanse masowe i energetyczne. Procesy wydzielania i oczyszczania produktów reakcji biochemicznych. Pomiary, kontrola i sterowanie procesami biotechnologicznymi. Konwersatorium Ćwiczenia rachunkowe ze stechiometrii reakcji chemicznych i biochemicznych. Obliczanie bilansu masy i bilansu ciepła reakcji biochemicznych. Procesy prowadzone w idealnym reaktorze okresowym – zadania rachunkowe. Procesy prowadzone w idealnym reaktorze zbiornikowym przepływowym – zadania rachunkowe. Obliczanie parametrów kinetycznych reakcji enzymatycznych i ich zastosowanie w bilansach bioreaktorów. Obliczanie parametrów kinetycznych reakcji mikrobiologicznego wzrostu mikroorganizmów i ich zastosowanie w bilansach bioreaktorów. Laboratorium Przepisy bhp obowiązujące w laboratorium bioreaktorów, zapoznanie z wyposażeniem laboratorium. Przygotowanie surowców do procesu. Przygotowanie inocullum i płynu hodowlanego. Zestawienie aparatury do przeprowadzenia bioprocesu. Nastawienie procesu. Monitorowanie przebiegu procesu. Izolowanie produktów z płynu hodowlanego. opracowanie wyników eksperymentu. |
Literatura: |
Ratledge C., Kristiansen B.: Podstawy biotechnologii, PWN, 2011 Szuler M.L., Kargi F.: Bioprocess Engineering .Basic Concepts, Prentice Hall, N.Y., 1992 Szewczyk K.: Bilansowanie i kinetyka procesów biochemicznych, Wyd. Pol. Warszawskiej, 1993 Bałdyga i in.: Obliczenia w inżynierii bioreaktorów, Wyd. Pol. Warszawskiej, 1996 Zgirski A., Gondko R.: Obliczenia biochemiczne, PWN, 2010 Ledakowicz S.: Inżynieria bioprocesowa, WNT, 2011 |
Efekty uczenia się: |
EKW1 student zna specyfikę bioprocesów, rodzaje hodowli, rodzaje bioreaktorów, znaczenie kontroli parametrów procesu. EKW2 Student zna sposoby wydzielania i oczyszczania bioproduktów. Umiejętności EKU1 student potrafi obliczyć skład mieszaniny reakcyjnej dla dowolnego stopnia przemiany oraz ustalić współczynniki stechiometryczne równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów. EKU2 student potrafi korzystać z tablic termodynamicznych , obliczyć ciepło reakcji i sporządzić bilans cieplny reaktora. EKU3 student potrafi zaprojektować eksperyment, którego celem jest określenie kinetyki bioprocesu i zinterpretować wyniki eksperymentu. EKU4 student potrafi wybrać odpowiedni typ reaktora, obliczyć jego wielkość i podstawowe parametry operacyjne oraz zaprojektować sposób kontroli i sterowania procesem. EKU5 student potrafi przygotować płyn hodowlany i inocullum. EKU6 student potrafi prowadzić i monitorować przebieg hodowli. EKU7 student potrafi opracować uzyskane wyniki eksperymentu. Kompetencje społeczne (postawy) EKK1 umiejętność pracy w grupie. EKK2 odpowiedzialność za pracę z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi. |
Metody i kryteria oceniania: |
M1 wykład z prezentacją multimedialną M2 rozwiązywanie zadań – zajęcia e-learningowe M3 ćwiczenia laboratoryjne – prowadzenie bioprocesów OF1 sprawdzenie umiejętności obliczania składu mieszaniny reakcyjnej w zależności od stopnia przemiany OF2 sprawdzenie umiejętności określania współczynników stechiometrycznych reakcji wzrostu mikroorganizmów OF3 sprawdzenie umiejętności obliczania ciepła procesu OF4 sprawdzenie umiejętności zaprojektowania eksperymentu kinetycznego, wyznaczenia z bazy danych stałych kinetycznych reakcji chemicznej, enzymatycznej i mikrobiologicznej OF5 sprawdzenie umiejętności obliczenia wielkości reaktora, wielkości zasilania substratem, stopnia konwersji substratu OF6 sprawdzenie umiejętności sporządzenia bilansu energetycznego reaktora OF7 sprawdzenie umiejętności zaprojektowania układów kontrolno-pomiarowych bioprocesu oraz metod wydzielania produktu OF8 obserwacja pracy laboratoryjnej studenta OF9 obserwacja przestrzegania przez studenta czystości chemicznej i mikrobiologicznej OF10 ocena wykonywanych analiz i opracowywania wyników OF11 ocena pracy w grupie i odpowiedzialności za pracę z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi. OP1 ocena wiadomości teoretycznych – test egzaminacyjny OP2 ocena prowadzenia dziennika laboratoryjnego, opracowania i interpretacji wyników |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/2024" (zakończony)
Okres: | 2023-10-01 - 2024-02-29 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR WYK
KON
LAB
LAB
CZ PT |
Typ zajęć: |
Konwersatorium, 15 godzin
Laboratorium, 15 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Daniel Janecki | |
Prowadzący grup: | Daniel Janecki | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Konwersatorium - Zaliczenie na ocenę Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/2025" (w trakcie)
Okres: | 2024-10-01 - 2025-02-28 |
Przejdź do planu
PN WT LAB
ŚR WYK
KON
CZ PT |
Typ zajęć: |
Konwersatorium, 15 godzin
Laboratorium, 15 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Daniel Janecki | |
Prowadzący grup: | Daniel Janecki | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Konwersatorium - Zaliczenie na ocenę Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Zaliczenie na ocenę |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Opolski.