Students will be able to:

• apply chemical engineering methods to biological processes, i.e., make use of balances and kinetic equations,

• describe kinetics of biochemical reactions and of biomass and microbial product formation,

• describe quantitatively and design simple bioreactors - stirred batch bioreactor and chemostat.

Student bude umět:

• Aplikovat chemicko-inženýrskou metodiku na biologické procesy, tj. aplikovat bilanční a kinetický popis.

• Popsat kinetiku biochemických reakcí, růstu biomasy a tvorby buněčných produktů.

• Kvantitativně popsat a navrhnout jednoduché bioreaktory - vsádkový promíchávaný reaktor a kontinmuální chemostat

R: Shuler M. L., Kargi F., Bioprocess Engineering. Basic Concepts, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2002, 0-13-081908-5

A: Doran P., Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, 1995, New York, 9780122208553

Z: Shuler M. L., Kargi F., Bioprocess Engineering. Basic Concepts, Prentice Hall, Upper Saddle River, 2002, 0-13-081908-5

D: Doran P., Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, 1995, New York, 9780122208553

1. Introduction: engineering and biological approach to problem solving (production of penicillin).

2. Basics of cellular biology.

3. Enzymes: classification, molecular structure, general characteristics and properties of enzymes.

4. Enzyme kinetics, kinetic models, determination of kinetic parameters.

5. Immobilization of enzymes, used techniques and methods.

6. Transport processes in systems with immobilized enzymes. Manufacturing of enzymes, applications.

7. Modelling of kinetics for microbial growth and production of metabolites. Stoichiometry.

8. Effect of cultivation conditions on growth kinetics of microbial cells.

9. Cellular growth and production of metabolites in batch cultures.

10. Cellular growth and production of metabolites in continuous cultures.

11. Fermentors, selection of cultivation method, batch and continuous bioreactors.

12. Modelling of bioreactors. Oxygen transport from gas to cells.

13. Choice of bioreactor, scale-up criteria, operation and control of bioreactors.

14. Aeration, sterilization.

1. Úvod do studia.Inženýrský a biologický přístup k řešení problémů (výroba penicilinu).

2. Základní poznatky z buněčné biologie.

3. Enzymy: klasifikace, molekulární struktura, obecné charakteristiky a vlastnosti enzymů.

4. Enzymová kinetika, kinetické modely, určování kinetických parametrů.

5. Imobilizace enzymů, používané techniky a metody.

6. Transportní procesy v systémech s imobilizovanými enzymy. Průmyslová výroba enzymů, aplikace enzymů.

7. Modelování kinetiky mikrobiálního růstu a produkce metabolitů, stechiometrie.

8. Vliv kultivačních podmínek na kinetiku růstu mikrobiálních buněk.

9. Buněčný růst a produkce metabolitů ve vsádkových kulturách.

10. Buněčný růst a produkce metabolitů v kontinuálních kulturách.

11. Fermentory, výběr kultivační metody, vsádkový a průtočný bioreaktor.

12. Modelování bioreaktorů. Přenos kyslíku mezi plynnou a kapalnou fází.

13. Výběr bioreaktoru, zvětšování měřítka, provoz a řízení bioreaktorů.

14. Aerace, sterilizace.

Lecture notes available at www.vscht.cz/uchi

Přednášky v elektronické podobě zveřejněné na www stránkách ústavu (www.vscht.cz/uchi)

Unit operations of Chemical Engineering I

Chemické inženýrství I