Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Inżynieria Bioreaktorów
Koordynator przedmiotu:
prof. nzw. dr hab. inż Wioletta Podgórska
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inzynieria Chemiczna i Procesowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
IC.MBI102
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2014/2015
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Godziny kontaktowe 60 godz. w tym obecność na wykładach- 60 godz. Przygotowanie do egzaminu i zdawanie egzaminu - 60 godz. Razem nakład pracy studenta: 120 godz. = 5 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
5 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
1. Celem wykładu jest przedstawienie ilościowego opisu procesów zachodzących w bioreaktorach w oparciu o kinetykę wzrostu mikroorganizmów, kinetykę reakcji biochemicznych i hydrodynamikę reaktora. 2. Zdobycie umiejętności oceny stabilności pracy bioreaktorów. 3. Przedstawienie zasad powiększania skali bioreaktorów.
Treści kształcenia:
Wykład 1. Omówienie oddziaływań pomiędzy fazą biologiczną a środowiskiem zewnętrznym. 2. Przedstawienie charakterystyki populacji komórek. Omówienie zagadnień: wieloskładnikowość, heterogeniczność, kontrola wewnętrzna, możliwość adaptacji i efekty stochastyczne. 3. Przedstawienie modeli wzrostu komórek (modele strukturalne, modele segregowane). 4. Przedstawienie ilościowego opisu procesów zachodzących w bioreaktorach idealnych (bioreaktor przepływowy z idealnym mieszaniem, bioreaktor o działaniu półokresowym, bioreaktor z idealnym przepływem tłokowym, bioreaktor z recyrkulacją biomasy, układy bioreaktorów). 5. Omówienie dynamiki bioreaktora przepływowego. 6. Dynamika wzrostu kultur mieszanych (typy oddziaływań, własności dynamiczne). 7. Omówienie problemu występowania naprężeń ścinających w biotechnologii. 8. Charakterystyki pracy bioreaktorów różnego typu (zbiornik z mieszadłem, kolumna barbotażowa, podnośnik powietrza, kolumna z wypełnieniem). 9. Omówienie zasad wyboru bioreaktora i zagadnień powiększania skali. 10. Omówienie katalizy enzymatycznej i kinetyki enzymów unieruchomionych Zajęcia projektowe: 1. Wyznaczanie przepływu maksymalizującego produkcję biomasy w bioreaktorze przepływowym z idealnym mieszaniem. 2. Określanie objętości dodatkowego bioreaktora, którego obecność maksymalizuje produkcję biomasy. Modelowanie reaktora z recyrkulacją. 3. Określanie zmienności stężeń pożywki i biomasy w reaktorze bez recyrkulacji pracującym w stanie nieustalonym. 4. Wyznaczanie częstości obrotów mieszadła w fermentorze przemysłowym pozwalającej na uzyskanie wielkości objętościowego współczynnika transportu tlenu, takiego samego jak w przypadku reaktora laboratoryjnego. 5. Dobór bioreaktora z idealnym mieszaniem lub z przepływem tłokowym, w celu osiągnięcie założonego stopnia przemiany dla enzymatycznej reakcji izomeryzacji.
Metody oceny:
Wykład: egzamin składa się z obowiązkowej części pisemnej (warunkiem przystąpienia do egzaminu pisemnego jest zaliczenie projektów). Dodatkowo można przystąpić do egzaminu ustnego w celu podwyższenia oceny. Zajęcia projektowe: wykonanie oraz obrona projektu polega na rozwiązaniu problemu związanego tematycznie z projektem oraz odpowiedzi na pytania dotyczące sposobu wykonania projektu i pytania sprawdzające znajomość teorii.
Egzamin:
tak
Literatura:
Podstawowa: 1. J. Bałdyga, M. Henczka, W. Podgórska, Obliczenia w Inżynierii Bioreaktorów, OWPW, 1996. lub wydanie 2, 2012. 2. J.E. Bailey, D.F. Ollis, Biochemical Engineering Fundamentals, 2nd ed., Mc Graw-Hill, 1986. Uzupełniająca: 1. W.W. Kafarow, A.J. Winarow, L.S. Gordiejew, Modelowanie Reaktorów Biochemicznych, WNT, 1983. 2. T.K. Ghose, Bioprocess Computations in Biotechnology, Ellis Horwood Ltd, 1990. 3. A.H. Scragg, Bioreactors in Biotechnology. A practical approach, Ellis Horwood Ltd, 1991. 4. H.J. Rehm, G. Reed, Biotechnology Vol.4. Measuring, Modelling and Control, VCH, 1991. 5. M.L. Shuler, F. Kargi, Bioprocess Engineering: Basic Concepts, Prentice Hall, 1992. 6. K. vant Riet, J. Tramper, Basic Bioreactor Design, Marcel Dekker, 1991. 7. S. Aiba, A.E. Humphrey, N.F. Millis, Inżynieria Biochemiczna, WNT, 1977.
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
Ma wiedzę niezbędną do sporządzania bilansów masy i składnika w bioreaktorach, powiększania skali bioreaktorów, określania stabilności bioreaktorów.
Weryfikacja: egzamin, zaliczenie projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_W07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
Potrafi modelować przebieg procesów chemicznych i biochemicznych w reaktorach i bioreaktorach.
Weryfikacja: egzamin, zaliczenie projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09
Efekt U2
Potrafi nadzorować przebieg procesów przemysłowych z udziałem mikroorganizmów.
Weryfikacja: egzamin, zaliczenie projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U13

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt KS1
Potrafi wzpółpracować w grupie
Weryfikacja: egzamin, zaliczenie projektów
Powiązane efekty kierunkowe: K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K06