Inżynieria bioprocesowa

obowiązkowe

Realizowany w sali

Zarzycki R. i in.; Wprowadzenie do inżynierii i ochrony środowiska, t.2, WNT, W-wa,2007

Szuler M.L., Kargi F.: Bioprocess Engineering .Basic Concepts, Prentice Hall, N.Y., 1992

1.Szewczyk K.: Bilansowanie i kinetyka procesów biochemicznych, Wyd. Pol. Warszawskiej, 1993

2.Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009.

3.Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1992.

4.Gryboś R., Podstawy mechaniki płynów. Część I i II. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1998.

5.Zieliński A., Wybrane zagadnienia z mechaniki płynów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2011.

C1 opanowanie podstawowych wiadomości z mechaniki płynów

C2 opanowanie podstawowych wiadomości z procesów transportu energii cieplnej

C3 opanowanie podstawowych wiadomości z procesów transportu masy

C4 umiejętność zaprojektowania bioprocesu od strony technologicznej (bilanse masowe, cieplne, stopnie konwersji substratów, wydajność produktów)

C5 umiejętność doboru typu reaktora i określenia podstawowych parametrów jego pracy

Właściwości fizyczne płynów: gęstość, lepkość (płyny newtonowskie i nienewtonowskie), napięcie powierzchniowe. Sposoby obliczania tych parametrów dla czystych substancji i mieszanin (wpływ temperatury i ciśnienia).

Statyka płynów; parcie cieczy na powierzchnie ścian i ciała zanurzone – wypór hydrostatyczny, przykłady rachunkowe

Kinematyka i dynamika płynów doskonałych; równanie ciągłości przepływu, równanie Bernoullego, przykłady zastosowań obu równań.

Dynamika płynów rzeczywistych; podobieństwo zjawisk przepływowych, przepływy laminarne i turbulentne. Przepływy w przewodach zamkniętych – straty ciśnienia wskutek tarcia (równanie Darcy’ego – Weisbacha) i oporów miejscowych. Obliczanie strat ciśnienia.

Mechanizmy transportu energii cieplnej: przewodzenie, konwekcja, wnikanie, promieniowanie. Przewodzenie ciepła w warunkach ustalonych przez ściankę płaską i cylindryczną. Podstawy ruchu ciepła przez wnikanie w przepływach wymuszonych – liczby i równania kryterialne.

Systematyka dyfuzyjnego ruchu masy. Ustalony ruch masy przez dyfuzje, przepadki szczególne dyfuzji w fazie gazowej i ciekłej – dyfuzja przez inert, dyfuzja dwukierunkowa równomolowa. Wnikanie masy w przepływach nie-wymuszonych – liczby kryterialne i równania kryterialne. Przenikanie masy.

Absorpcja fizyczna gazów. Równowaga absorpcyjna. – prawo Henry’ego. Charakterystyka podstawowych aparatów do procesów absorpcyjnych. Podstawy obliczeń wymienników masy. Bilans masy absorbera współ- i przeciwprądowego, absorbera barbotażowego i kolumny półkowej. Średnia siła napędowa procesu, obliczenie powierzchni wymiany masy.

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

Bilans masy i ciepła wzrostu mikroorganizmów.

Przemiana podstawowa a bilans tlenowego i beztlenowego wzrostu mikroorganizmów.

Kinetyka reakcji enzymatycznych. Inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna. Sposoby wyznaczania stałych kinetycznych reakcji enzymatycznych

Kinetyka wzrostu mikroorganizmów i formowania produktów. Wzrost w obecności inhibitorów

Pomiary, kontrola i sterowanie procesami biotechnologicznymi

Reaktory stosowane w biotechnologii i ich bilanse masowe i energetyczne

1. Ledakowicz S.: Inżynieria biochemiczna, WNT, 2011

2. Zarzycki R.; Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska, WNT, W-wa,2010

3. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N.; Transport Phenomena, J. Wiley & Sons, Inc., N.Y., 2002

4. Bartelmus G., Janecki D., Kos M., Inżynieria procesowa - laboratorium. Wydawnictwo Uniwersytetu Opolskiego, Opole 1999.

EKW1 Objaśnia i rozumie zjawiska i procesy rządzące przepływem płynów.

EKW2 Objaśnia i rozumie zjawiska i procesy rządzące przepływem ciepła i masy.

EKW3 Objaśnia i rozumie specyfikę bioprocesów, rodzaje hodowli, rodzaje bioreaktorów, znaczenie kontroli parametrów procesu.

EKU1 Umiejętność obliczania składu mieszaniny reakcyjnej dla dowolnego stopnia przemiany oraz ustalania współczynników stechiometrycznych równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów.

EKK1 umiejętność pracy w grupie.

EKK2 student jest odpowiedzialny za wyniki pracy zespołu.

Zaliczenie z oceną. Próg zaliczeniowy 50%, 100% oceny końcowej.

EKW1 ndst.-objaśnia i nie rozumie zjawisk i praw rządzących przepływem płynów; dst-częściowo objaśnia i rozumie niektóre zjawiska i prawa rządzące przepływem płynów; db.- objaśnia i rozumie zjawiska i prawa rządzące przepływem płynów; bdb.- szczegółowo objaśnia i rozumie wszystkie zjawiska i prawa rządzące przepływem płynów.

EKW2 ndst.- objaśnia i nie rozumie zjawisk i praw rządzących przepływem ciepła i masy; dst.- częściowo objaśnia i rozumie niektóre zjawiska i prawa rządzące przepływem ciepła i masy; db.- objaśnia i rozumie zjawiska i prawa rządzące przepływem ciepła i masy; bdb.- szczegółowo objaśnia i rozumie wszystkie zjawiska i prawa rządzące przepływem ciepła i masy

EKW3 ndst.- student nie zna: specyfiki bioprocesów, rodzajów hodowli, podstawowych rodzajów bioreaktorów, znaczenia kontroli parametrów procesu; dst.- student zna częściowo specyfikę bioprocesów, potrafi tylko wymienić rodzaje hodowli i podstawowe rodzaje bioreaktorów, słabo wyjaśnia znaczenie kontroli parametrów procesu.db.- student zna specyfikę bioprocesów, rodzaje hodowli, podstawowe rodzaje bioreaktorów, znaczenie kontroli parametrów procesu; bdb.- student zna specyfikę bioprocesów, potrafi porównać rodzaje hodowli, zna rodzaje bioreaktorów i ich budowę, w pełni rozumie znaczenie kontroli parametrów procesu.

EKU1 ndst.- student nie potrafi obliczyć składu mieszaniny reakcyjnej dla żadnego stopnia przemiany oraz nie potrafi ustalić współczynników stechiometrycznych równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów; dst.- student potrafi obliczyć skład mieszaniny reakcyjnej dla jednego stopnia przemiany lub napisać równania pozwalające wyznaczyć współczynniki stechiometryczne równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów; db.- student potrafi obliczyć skład mieszaniny reakcyjnej dla jednego stopnia przemiany oraz ustalić współczynniki stechiometryczne równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów; bdb.- student potrafi obliczyć skład mieszaniny reakcyjnej dla dowolnego stopnia przemiany oraz ustalić współczynniki stechiometryczne równania wzrostu mikroorganizmów i tworzenia produktów.