Inżynieria bioreaktorów

obowiązkowe

Realizowany w sali

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.

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.

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

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.

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