1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	30
Seminar	15
Laboratorijske vježbe	15

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

OPIS KOLEGIJA
Industrijske biotransformacije su kolegij u kojemu su prikazane biotransformacije zanimljive za industriju, a koje su alternativa kemijskim procesima.

CILJ KOLEGIJA:
Upoznavanje studenata ekoinženjerstva s osnovama razvoja industrijski zanimljivih biotransformacija, koje su prihvatljive za okoliš. Stjecanje praktičnih i teoretskih znanja o biotransformacijama koje se provode u industriji

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:

1. tjedan: Industrijske biotransformacije alternativa kemijskim reakcijama: Konzultacije sa studentima kako odabrati biotransformaciju kao temu koju će razraditi
2. tjedan: Koncept homogene i heterogene biokatalize.
3. tjedan: Biokatalizatori i biotransformacije: Konzultacije sa studentima o odabranoj temi.
4. tjedan: Enzimsko reakcijsko inženjerstvo: Konzultacije sa studentima o napretku na odabranoj temi.
5. tjedan: Ekonomski i ekološki aspekti enzimskog inženjerstva: Konzultacije sa studentima prema potrebi
6. tjedan: Strategija razvoja kontinuiranog načina provođenje biotransformacija.
7. tjedan: 1. kolokvij (studenti prikazuju prve rezultate svojih literaturnih istraživanja o odabranoj biotransformaciji)
8. tjedan: Optimiranje biotransformacija.
9. tjedan: Industrijske biotransformacije u kemijskoj industriji; prihvatljivost za okoliš: Konzultacije sa studentima prema potrebi
10. tjedan: Povijesni pregled industrijski značajnijih biotransformacijskih procesa
11. tjedan: Razvoj i optimiranje procesa u enzimskom membranskom reaktoru (sinteza optički čistih amino kiselina: Konzultacije sa studentima prema potrebi
12. tjedan: Enzimska resolucija racemata amino kiselina
13. tjedan: Optimiranje kinetičke i termodinamičke enzimske sinteze peptida (kontinuirana sinteza peptida): Konzultacije sa studentima prema potrebi.
14. tjedan: Matematičko modeliranje enantioselektivnih enzimskih reakcija (kontinuirane enantioselektivne sinteze optički aktivnih alkohola).
15. tjedan: 2. kolokvij (studenti prikazuju svoju završnu prezentaciju odabrane biotransformacije)

Paralelno s predavanjima kroz cijeli semestar studenti rade u studentsku prezentaciju za računalo.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Opće: Usvajanje temeljnih i naprednijih znanja potrebnih kemijskim inženjerima za razvoj biotransformacija.
Posebne: Razlikovati kemijske reakcije od biotransformacija; Razumjeti ekološke i ekonomske aspekte biotransformacija: Usvojiti inženjersku strategiju razvoja kontinuiranih biotransformacija; Steći vještine razrade vlastite teme i njenog prikaza

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su dužni prisustvovati predavanjima, te seminarima. Studenti imaju pravo polagati ispit preko parcijalnih kolokvija. Ispit je pismeni.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Studenti su dužni prisustvovati na minimalno 75 % svih predavanja i semiinara, a po završetku semestra predati završnu prezentaciju.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja, seminari, po potrebi rad u učionici za računala (SCIENTIST).

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
1. Parcijalni kolokviji ili
2. Pismeni ispit

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa, rezultati na kolokvijima i ispitu

METODIČKI PREDUVJETI:
Bilance tvari i energije, Reaktori i bioreaktori

i) Ishodi učenja kolegija:
1. Formulirati osnove razvoja kontinuiranih biotransformacija.
2. Opisati posebne ekološke i ekonomske aspekte biotransformacija.
3. Definirati razlike kemijskih reakcija i biotransformacija
4. Primijeniti inženjersku strategiju razvoja biotransformacija
5. Osmisliti najbolji način provedbe biotransformacije na temelju računalnih simulacija

j) Ishodi učenja na razini programa:
1. riješiti inženjerske probleme razumijevanjem inženjerskih procesa i njihovog projektiranja
2. planirati pokuse i provedbu eksperimenata radi potvrđivanja postavljene hipoteze
3. razviti vlastito mišljenje o globalnim procesima i razumjeti ih
4. pokazati neovisnost i pouzdanost u samostalnom radu te učinkovitost, pouzdanost i prilagodljivost u timskom radu

k) Nastavne jedinice s pripadajućim ishodima učenja i kriterijima vrednovanja:

1. Industrijske biotransformacije alternativa kemijskim reakcijama: Konzultacije sa studentima kako odabrati biotransformaciju kao temu koju će razraditi

Ishodi učenja:
- definirati biotransformacije
- definirati sličnosti i razlike kemijskih reakcija i biotransformacije
- seminar: definirati moguće teme

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti definiciju biotransformacija,
- objasniti sličnosti i razlike kemijske reakcije i biotransformacije
- seminar: objasniti kako odabrati vlastitu temu

2. Koncept homogene i heterogene biokatalize

Ishodi učenja:
- definirati homogenu i heterogenu biokatalizu
- definirati osnovnu razliku homogene i heterogene biokatalize
- definirati teorije biokatalize

Kriteriji vrednovanja:
- razlikovati homogenu i heterogenu biokatalizu
- objasniti i razumjeti teoriju biokatalize

3. Biokatalizatori i biotransformacije: Konzultacije sa studentima o odabranoj temi.

Ishodi učenja:
- definirati biokatalizator i biotransformaciju
- definirati tipove biokatalizatora
- definirati tipove biotransformacija

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti pojmove biokatalizator i biotransformacija
- nabrojati i razlikovati tipove biokatalizatora
- objasniti pojam biotransformacije
- seminar: odabiranje vlastite teme (biotransformacije)

4. Enzimsko reakcijsko inženjerstvo: Konzultacije sa studentima o napretku na odabranoj temi.

Ishodi učenja:
- definirati pojam enzimsko reakcijsko inženjerstvo
- definirati područja enzimskog reakcijskog inženjerstva
- definirati pojam brzine enzimske reakcije
- definirati pojam bilanci tvari u enzimskom reaktoru

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti definiciju enzimskog reakcijskog inženjerstva
- objasniti pojam početne brzine enzimske reakcije
- objasniti modele enzimskih reaktora izvedenih na temelju bilanci tvari
- seminar: kratko predstavljanje vlastite teme

5. Ekonomski i ekološki aspekti enzimskog inženjerstva: Konzultacije sa studentima prema potrebi

Ishodi učenja:
- definirati ekonomske prednosti provedbe biotransformacija u industriji
- definirati ekološke prednosti provedbe biotransformacija u industriji

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti ekonomske prednosti provedbe biotransformacija u industriji na primjerima
- objasniti ekološke prednosti provedbe biotransformacija u industriji

6. Strategija razvoja kontinuiranog načina provođenje biotransformacija.

Ishodi učenja:
- definirati čimbenike bitne za razvoj kontinuiranog provođenja biotransformacija
(reakcijski medij, termodinamika reakcije, kinetika reakcije, oblik biokatalizatora, način provedbe procesa)

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti što su, te nabrojati sve čimbenike bitne za razvoj biotransformacija
- objasniti na primjerima svaki čimbenik bitan za razvoj kontinuiranog provođenja biotransformacija

7. Optimiranje biotransformacija.

Ishodi učenja:
- definirati u čemu se sastoji optimiranje biotransformacija
- definirati alate za optimiranje koncentracije supstrata, biokatalizatora, pH, temperatura itd. (EVOP, Genetski algoritam, Design Expert)

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti kako se provoditi optimiranje biotransformacija
- objasniti i primjeniti alate za optimiranje bitnih parametara

8. Industrijske biotransformacije u kemijskoj industriji; prihvatljivost za okoliš: Konzultacije sa studentima prema potrebi

Ishodi učenja:
- definirati industrijske biotransformacije u kemijskoj industriji
- definirati razlike industrijskih biotransformacija i kemijskih procesa s obzirom na količine otpada
- definnirati E-faktor

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti razlike industrijskih biotransformacija i kemijskih procesa s obzirom na količine otpada
- objasniti E-faktor

9. Povijesni pregled industrijski značajnijih biotransformacijskih procesa

Ishodi učenja:
- opisati povijesno najznačajnije biotransformacije

Kriteriji vrednovanja:
- razumjeti povijesno najzančajnije biotransformacije i nabrojati ih te kratko opisati

10. Razvoj i optimiranje procesa u enzimskom membranskom reaktoru (sinteza optički čistih amino kiselina: Konzultacije sa studentima prema potrebi

Ishodi učenja:
- definirati enzimski membranski reaktor
- definirati početnu brzinu sinteze optički čistih amino kiselina i bilancu tvari u reaktoru
- razviti matematički model procesa

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti princip rada enzimskog membranskog reaktora
- objasniti razvoj matematičkog modela procesa
- primijeniti razvijen model za simulaciju procesa

11. Enzimska resolucija racemata amino kiselina

Ishodi učenja:
- definirati početnu brzinu enzimske resolucije racemata amino kiselina i bilancu tvari u reaktoru
- razviti matematički model procesa

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti razvoj matematičkog modela procesa
- primijeniti razvijen model za simulaciju procesa

12. Optimiranje kinetičke i termodinamičke enzimske sinteze peptida (kontinuirana sinteza peptida): Konzultacije sa studentima prema potrebi.

Ishodi učenja:
- definirati početnu brzinu enzimske sinteze peptida i bilancu tvari u reaktoru
- razviti matematički model procesa

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti razvoj matematičkog modela procesa
- primijeniti razvijen model za simulaciju procesa

13. Matematičko modeliranje enantioselektivnih enzimskih reakcija (kontinuirane enantioselektivne sinteze optički aktivnih alkohola)

Ishodi učenja:
- definirati početnu brzinu enzimske enantioselektivne sinteze optički aktivnih alkohola i bilancu tvari u reaktoru
- razviti matematički model procesa

Kriteriji vrednovanja:
- objasniti razvoj matematičkog modela procesa
- primijeniti razvijen model za simulaciju procesa
- seminar: prezentacija razvoja odabrane biotransformacije

1. A.Liese, K. Seelbach, C.Wandrey, eds. Industrial Biotransformations, Wiley VCH Verlag GmbH&Co.KgaA, Weinheim, 2nd edition 2006.
   A.S,.Bommarius, B.R.Riebel, Biocatalysis-Fundamentals amd Applications, Wiley VCH Verlag GmbH&Co.KgaA, Weinheim, 1.st reprint 2004, 2nd reprint 2008
2. J.E.Bailey, D.F.Ollis, Biochemical Engineering Fundamentals McGraw-Hill (1986).
   H.W.Blanch, D.S.Clark, Biochemical Engineering, Marcel Dekker, New York, (1996).
   Radovi u časopisima po potrebi
   Upute za rad sa SCIENTIST softverom.
   Predavanja nastavnika Power-Point prezentacije.

Izborni kolegij - Redovni studij - Ekoinženjerstvo
Izborni kolegij III - Redovni studij - Ekoinženjerstvo