Inżynieria bioreaktorowa

Celem przedmiotu jest wprowadzenie słuchaczy w podstawy inżynierii reakcji chemicznych/biochemicznych oraz omówienie podstawowych problemów związanych z budową i eksploatacją bioreaktorów.

W ramach zajęć poruszane są następujące zganienia:

Elementy stechiometrii reakcji biochemicznych, termodynamika reakcji biochemicznych.

Kinetyka reakcji enzymatycznych, estymacja parametrów równań kinetycznych.

Modele wzrostu biomasy.

Reaktory dla reakcji biochemicznych i hodowli mikroorganizmów.

Zagadnienia dynamiki procesów biochemicznych.

Bilansowanie reakcji biochemicznych, obliczanie podstawowych funkcji termodynamicznych.

Estymacja parametrów równań kinetycznych, metoda całkowa i różniczkowa.

Bilans masy bioreaktora.

Analiza poszczególnych typów bioreaktorów, Właściwości statyczne i dynamiczne bioreaktorów.

1. S. Ledakowicz, Inżynieria biochemiczna, WNT, Warszawa, 2018;

2. B. Tabiś, Zasady reaktorów inżynierii reaktorów chemicznych, WNT Warszawa 1999;

3. J. Szarawara, J. Skrzypek, A. Gawdzik, Podstawy inżynierii reaktorów chemicznych, WNT, Warszawa, 1991

WIEDZA:

Zna stechiometrię reakcji biochemicznych: pojęcie węglomola substancji, współczynniki wydajności, iloraz oddechowy. Termodynamika przemian biochemicznych: współczynniki redukcji, ciepło kultywacji, termodynamiczny współczynnik wydajności.

Zna podstawy kinetyki reakcji enzymatycznych, metody estymacji parametrów równań kinetycznych, rodzaje inhibicji.

Zna podstawy kinetyki wzrostu biomasy: modele strukturalne i „czarnej skrzynki”, rodzaje inhibicji, model „drapieżca-ofiara” metody estymacji parametrów równań kinetycznych.

Zna metody modelowania i doboru reaktorów dla reakcji biochemicznych: bilansowanie masy i ciepła, podstawy tworzenia modeli matematycznych, rodzaje bioreaktorów. Rozumie problematykę sterowania i regulacji pracy bioreaktorów, symulacji pracy bioreaktora.

UMIEJĘTNOŚCI:

Umie określić stechiometrię reakcji biochemicznych w oparciu o pojęcie węglomola i wartości doświadczalnych współczynników wydajności, metody obliczanie ciepła kultywacji biomasy.

Umie przeprowadzić estymację parametrów równań kinetycznych reakcji biochemicznych.

Umie stworzyć bilans masy bioreaktora.

Umie dobrać reaktor do zagadnienia procesowego. Potrafi określić krytyczne punkty w procesie i zaproponować układ regulacji.

Egzamin w formie pisemnej; na ocenę pozytywną należy udzielić co najmniej 51% prawidłowych odpowiedzi na zadane pytania. Udział w ocenie końcowej z przedmiotu - 60%.

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie:

- indywidualnych sprawozdań z prac laboratoryjnych (średnia z uzyskanych ocen) - udział w ocenie końcowej modułu 40%