Ciljevi predmeta:
Upoznati studente s principima i značajem biotehnologije u današnjoj industrijskoj proizvodnji, upoznati studente s primjenom metodologije kemijskog inženjerstva na bioprocese, posebice s metodama modeliranja i optimiranja procesa. Potaknuti studente na kritično razmišljanje o procesima s ekonomskog i ekološkog aspekta. Upoznati studente s trendovima u biotehnologiji obzirom na načine provođenja procesa; integrirani procesi i kaskadne reakcije.
Opis sadržaja predmeta:
1. Tjedan: Uvod u bioprocese.
2. Tjedan: Fermentacije i industrijske biotransformacije; produkti u biotehnologiji.
Studenti će dobiti seminarske radove o proizvodnji važnih industrijskih kemikalija putem biotehnoloških postupaka u usporedbi s kemijskim postupcima, a koje će izložiti na kraju semestra u obliku power-point prezentacije i seminarskog rada (rad u grupama).
3. Tjedan: Industrijska proizvodnja enzima. Izvori biokatalizatora, metode izolacije i pročišćavanja.
4. Tjedan: Integrirani bioprocesi - definicija, važnost, primjena. Primjeri.
5. Tjedan: Višestupnjevite biotransformacije. Razvoj procesa uz primjere.
6. Tjedan: Modeliranje bioprocesa. Kinetički modeli.
7. Tjedan: 1. kolokvij
8. Tjedan: Modeliranje bioprocesa. Bioreaktori. Bilance tvari.
9. Tjedan: Optimiranje bioprocesa. Metode. Funkcije cilja i primjeri u praksi. 1. dio
10. Tjedan: Optimiranje bioprocesa. Metode. Funkcije cilja i primjeri u praksi. 2. dio.
11. Tjedan: Imobilizacija enzima i stanica. Osnove, tehnologija i primjena. 1. dio.
12. Tjedan: Imobilizacija enzima i stanica. Osnove, tehnologija i primjena. 2. dio.
13. Tjedan: Nekonvencionalni mediji u biokatalizi.
14. Tjedan: Prezentacije studentskih seminara. Diskusija.
15. Tjedan: 2. kolokvij
Studenti će na laboratorijskim vježbama raditi na kinetici kompleksne enzimski katalizirane biotransformacije, a provedena će mjerenja obraditi na računalu, procijenit će kinetičke parametre, te će na temelju dobivenih podataka razviti matematički model procesa u reaktoru koji će koristi za optimiranje procesnih uvjeta te odabir odgovarajućeg reaktora za provedbu procesa.
Vrste izvođenja nastave:
predavanja, seminari i radionice, vježbe, samostalni zadaci, multimedija i mreža, laboratorij
Obveze studenata:
Studenti su obvezni pohađati nastavu; predavanja, seminarima i laboratorijskim vježbama (min 75 %). Po završetku semestra studenti su dužni predati referate iz laboratorijskih vježbi, seminarski rad i održati prezentaciju seminarskog rada. Studenti imaju pravo polagati ispit preko parcijalnih kolokvija ili regularnog ispita.
Praćenje rada studenata:
Pohađanje nastave, Eksperimentalni rad, Kolokvij, Istraživanje, Referat, Seminarski rad, Praktični rad, Pismeni ispit
Ishodi učenja na razini programa kojima predmet pridonosi:
- Povezati i primijeniti napredna znanja iz područja prirodnih i tehničkih znanosti, posebice kemijskog inženjerstva i inženjerstva okoliša u rješavanju znanstvenih, stručnih i općih društvenih problema.
- Rješavati inženjerske probleme znanstvenim pristupom povezivanjem stručnih znanja iz kemije, inženjerstva okoliša, kemijskog inženjerstva i inženjerstva materijala.
- Koristiti napredne laboratorijske postupke i instrumentaciju za sintezu novih proizvoda, kreiranje održivih procesa, kao i rješavanje problema onečišćenja vode, zraka i tla.
- Primijeniti različite analitičke tehnike, analitičke i numeričke metode i programske alate u kreativnom rješavanju inženjerskih problema nudeći održiva tehnološka rješenja.
- Optimirati cjelovite i održive tehnološke procese analizom i modeliranjem s ciljem postizanja minimalne količine otpadnih tvari, uz poštivanje strategije zatvorenog proizvodnog ciklusa.
- Samostalno organizirati vremenski plan rada i primijeniti opću metodologiju projektnog planiranja i upravljanja u poslovnom okruženju
- Kritički analizirati, vrednovati i interpretirati vlastite rezultate uspoređujući ih s postojećim rješenjima dostupnima u znanstvenoj i stručnoj literaturi
- Istraživati i analizirati primjenu inovativnih i nadolazećih kemijskih tehnologija u multidisciplinarnom kontekstu
- Pokazati neovisnost i pouzdanost u samostalnom radu, kao i učinkovitost, pouzdanost i prilagodljivost u timskom radu
- Prezentirati rezultate samostalnog i timskog rada u usmenom i pisanom obliku nestručnjacima i stručnjacima na jasan i razumljiv način
- Razviti radnu etiku, osobnu odgovornost i težnju za daljnjim usvajanjem novih znanja i vještina prema normama inženjerske prakse
Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (3-10 ishoda učenja):
1. Prikupiti i analizirati dostupnu literaturu te kritički usporediti metode proizvodnje industrijskih značajnih kemikalija kemijskim i biotehnološkim postupkom radom u timu.
2. Napraviti plan eksperimenta, prikupiti podatke koristeći napredne laboratorijske postupke i analitičke metode.
3. Primijeniti numeričke metode za procjenu kinetičkih parametara.
4. Razviti matematički model procesa i optimirati proces te odabrati reaktor za provedbu procesa.
5. Razviti svijest o potrebi provedbe integriranih procesa radi ekonomske i ekološke dobrobiti.
|
-
Lecture handouts, prepared by the course teacher, available through the course website,
-
Industrial biotechnology, Products and Processes, Christoph Wittmann and James C. Liao. Eds. 2017, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2017.
-
Biocatalysis An Industrial Perspective, Gonzalo de Gonzalo and Pablo Domínguez de María Eds., 2018, The Royal Society of Chemistry, 2018.
-
Biocatalysis, Andreas Bommarius, Bettina Riebel, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005.
-
Basic Bioreactor Design, Klaas van't Riet and Johannes Tramper Eds. CRC Press Book, 1991., Klaas van't Riet and Johannes Tramper Eds. CRC Press Book, 1991., CRC Press Book, 1991.
-
Biochemical Engineering, 2nd Edition, Douglas S. Clark, Harvey W. Blanch Eds., CRC Press, 1995.
|
Pristupačnost
