Bioreaktory

C1- umiejętność zaprojektowania bioprocesu od strony technologicznej (bilanse masowe, cieplne, stopnie konwersji substratów, wydajność produktów)

C2 - umiejętność zaplanowania doświadczeń w celu wyznaczenia szybkości reakcji biochemicznej; umiejętność określenia pa-rametrów kinetycznych z doświadczalnej bazy danych

C3 - umiejętność doboru typu reaktora i określenia podstawowych parametrów jego pracy, takich jak: natężenie przepływu sub-stratów, wielkość i typ reaktora, najkorzystniejszy sposób prowadzenia procesu (operacje okresowe lub ciągłe), bilans energe-tyczny reaktora. Student potrafi zaproponować sposób wydzielania i oczyszczania produktu.

C4 - umiejętność przygotowania hodowli okresowej, w skali laboratoryjnej, w bioreaktorze zbiornikowym

C5 - umiejętność prowadzenia i monitorowania hodowli okresowej, w skali laboratoryjnej, w bioreaktorze zbiornikowym

C6 – umiejętność oceny efektywności prowadzonego bioprocesu

A. Problematyka wykładu

W 1 - Stechiometria reakcji chemicznych, zmiany składu mieszaniny reakcyjnej wynikające z przebiegu pojedynczej i kilku reakcji

W 2 - Stechiometria wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów; współczynniki wydajności, iloraz oddechowy, stopień redukcji składnika

W 3 - Termodynamika reakcji – ciepło reakcji, zależność od temperatury i ciśnienia. Równowaga chemiczna

W 4 - Kinetyka reakcji w układach homogenicznych – zależność szybkości reakcji od składu mieszaniny i temperatury

W 5 - Modele reaktorów dla układów homogenicznych – idealny reaktor periodyczny, zbiornikowy przepływowy, rurowy, kaskada idealnych reaktorów zbiornikowych

W 6 - Kinetyka reakcji enzymatycznych. Inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna. Sposoby wyznaczania stałych kinetycz-nych reakcji enzymatycznych

W 7 - Kinetyka wzrostu mikroorganizmów i formowania produktów. Wzrost w obecności inhibitorów

W 8 - Reaktory stosowane w biotechnologii i ich bilanse masowe i energetyczne.

W 9 - Procesy wydzielania i oczyszczania produktów reakcji biochemicznych (downstream processing)

W10 - Pomiary, kontrola i sterowanie procesami biotechnologicznymi

B. Problematyka ćwiczeń laboratoryjnych

L1 - Przepisy bhp obowiązujące w laboratorium bioreaktorów, zapoznanie z wyposażeniem laboratorium

L2 - Przygotowanie surowców do procesu, kruszenie, mielenie, klasyfikacja

L3 - Przygotowanie inocullum i płynu hodowlanego

L4 - Zestawienie aparatury do przeprowadzenia bioprocesu. Nastawienie procesu.

L5- Monitorowanie przebiegu procesu

L6- Izolowanie produktów z płynu hodowlanego

L7- opracowanie wyników eksperymentu

A. Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć (zdania egzaminu):

A.1. wykorzystywana podczas zajęć

• Burghardt A., Bartelmus G.: Inżynieria reaktorów chemicznych, t.1, PWN, W-wa 2001

• 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

A.2. studiowana samodzielnie przez studenta

• Bałdyga i in.: Obliczenia w inżynierii bioreaktorów, Wyd. Pol. Warszawskiej, 1996

B. Literatura uzupełniająca

• Moser A.: Bioprocess Technology, Springer Verlag, N.Y.-Vien, 1988

Wiedza

W 1 – student zna specyfikę bioprocesów, rodzaje hodowli, rodzaje bioreaktorów, znaczenie kontroli parametrów procesu

W 2 - student zna sposoby wydzielania i oczyszczania produktów reakcji biochemicznej

Umiejętności

U 1- student potrafi obliczyć skład mieszaniny reakcyjnej dla dowolnego stopnia przemiany oraz ustalić współczynniki stechiometryczne równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów

U 2 - student potrafi korzystać z tablic termodynamicznych , obliczyć ciepło reakcji i sporządzić bilans cieplny reaktor

U 3 - student potrafi zaprojektować eksperyment, którego celem jest określenie kinetyki bioprocesu i zinterpretować wyniki eksperymentu

U 4 - student potrafi wybrać odpowiedni typ reaktora, obliczyć jego wielkość i podstawowe parametry operacyjne oraz zaprojektować sposób kontroli i sterowania procesem.

U 5 - student potrafi przygotować płyn hodowlany i inocullum

U 6 - student potrafi prowadzić i monitorować przebieg hodowli

U 7 - student potrafi opracować uzyskane wyniki eksperymentu

Kompetencje społeczne (postawy)

K 1 – umiejętność pracy w grupie

K 2 – odpowiedzialność za pracę z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi

B. Formy zaliczenia

• L - zaliczenie ustne dziennika laboratoryjnego oraz ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych otrzymywanych w trakcie trwania semestru; pisemny sprawdzian z zadań

• W - egzamin pisemny

C. Podstawowe kryteria

OCENY F-FORMUJĄCA, P-PODSUMOWUJĄCA

F 1 - sprawdzenie umiejętności określania współczynników stechiometrycznych reakcji wzrostu mikroorganizmów

F 2 - sprawdzenie umiejętności obliczania ciepła procesu

F 3 - sprawdzenie umiejętności obliczenia wielkości reaktora, wielkości zasilania substratem, stopnia konwersji substratu.

F 4 - sprawdzenie umiejętności sporządzenia bilansu energetycznego reaktora

F 5 - obserwacja pracy laboratoryjnej studenta

F 6 - obserwacja przestrzegania przez studenta czystości chemicznej i mikrobiologicznej

F 9 - ocena wykonywanych analiz i opracowywania wyników

P 1 - ocena wiadomości teoretycznych – egzamin pisemny

P 2 - ocena prowadzenia dziennika laboratoryjnego