Attendance at lectures is recommended, but not controlled.

An integral part of the teaching is an e-learning course divided into blocks with a complete set of knowledge including support materials and interactive simulation modules enabling simulations of cultivation techniques.

Consultations are provided upon request.

Účast na přednáškách je doporučená, ale není kontrolována.

Nedílnou součástí výuky je e-learning výukový kurz rozdělen do bloků s kompletní sumou učiva včetně pomocných materiálů a interaktivních simulačních modulů umožňujících simulace kultivačních technik.

Konzultace jsou poskytovány na vyžádání.

Recommended:

• Moo-Young M.. Comprehensive Biotechnology. : Elsevier, 2019, s. ISBN 9780444640475 .
• Najafpour, G. D.. Biochemical Engineering and Biotechnology. : Elsevier, 2015, s. ISBN 9780444633774.
• Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F.. Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. : Wiley-VCH, 2015, s. ISBN 9783527338047 .

Doporučená:

• Moo-Young M.. Comprehensive Biotechnology. : Elsevier, 2019, s. ISBN 9780444640475.
• Najafpour, G. D.. Biochemical Engineering and Biotechnology. : Elsevier, 2015, s. ISBN 9780444633774 .
• Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F.. Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. : Wiley-VCH, 2015, s. ISBN 9783527338047 .

Lectures with practical cases and derivation of mathematical relationships and engineered solutions with an emphasis on understanding the complexity and the necessity of synthesizing previously and newly acquired knowledge and skills.

Exercises with demonstrative calculations in Excel and examples of the behavior of biological systems in simulation modules in the e-learning course. Students apply theoretical knowledge from lectures in the context of discussions on typical practical examples.

Přednášky s praktickými případy a odvozováním matematických vztahů a inženýrských řešení s důrazem na pochopení komplexnosti a nutnosti syntézy dříve a nově nabytých znalostí a dovedností.

Cvičení s demonstrativními výpočty v Excelu a ukázky chování biologických systémů v simulačních modulech v e-learningu předmětu. Studenti aplikují teoretické znalosti z přednášek v rámci diskuze nad typovými praktickými příklady.

The exam is based on an oral form. The student draws three questions that are cross-sectionally related to the topics of the course and answers these questions as part of the oral exam.

The condition for granting credit is passing one written credit test at the end of the semester. The test (total of 30 marks) consists of questions with a written answers (18 marks) and a quiz (12 marks). Credit is granted if the average of at least half of the points of both the entire test (15 marks) and both parts of the test (at least 9 marks for questions with a written answers and at least 6 marks for the quiz) is achieved. If these conditions are not met, the student repeats the credit test.

The final grade is given by the weighted average of two values: 1. the average of the marks of the continuous written tests from the exercises (weight 20%) and 2. the marks of the exam (weight 80%). However, if the exam is evaluated with a grade of F, the final grade is also an F.

Zkouška je založena na ústní formě. Student si vylosuje trojici otázek, které se průřezově vztahují k tématům předmětu a tyto otázky v rámci ústní zkoušky zodpoví.

Podmínkou udělení zápočtu je absolvování jednoho písemného testu na konci semestru. Test (celkem 30 bodů) se zkládá z otázek s psanou odpovědí (18 bodů) a kvízu (12 bodů). Zápočet je udělen v případě dosažení průměru alespoň poloviny bodů jak celku testu (15 bodů) ale i obou částí testu (otázek se psanou odpovědí minimálně 9 bodů a kvízu minimálně 6 bodů). Při nesplnění těchto podmínek student opakuje zápočtový test.

Výsledná známka je dána váženým průměrem dvou hodnot: 1. průměru bodového hodnocení průběžných písemných testů ze cvičení (váha 20 %) a 2. bodového hodnocení zkoušky (váha 80 %). Je-li však zkouška hodnocena stupněm F, je výslednou známkou rovněž stupeň F.

1. Structure of the biotechnological process in terms of unit operations. Engineering aspects of the use of intact cells and enzymes as producers.

2. Equipment and unit upstream operations – sterilization of liquid medium and bioreactor, SIP station, filtration and sterilization of gases. Parameters to describe the cultivation.

3. Batch cultivation – characteristics, mass balance, applications.

4. Fed-batch cultivation – characteristics, feed strategies, mass balance, applications.

5. Continuous cultivation – characteristics, process control methods, applications.

6. Continuous cultivation – mass balance, comparison with batch and fed-batch cultivation, process variations.

7. Aeration and oxygen transfer – implementation of aeration, mechanism of oxygen transfer mass balance.

8. Mixing – types of mixing in biotechnology plants, specifics of bioreactor mixing.

9. Bioreactors – classification, design, application; pneumatically and mechanically stirred aerated bioreactors.

10. Bioreactors – photobioreactors, membrane bioreactors, tissue culture reactors, reactors for biotechnology in waste management and environment.

11. Measured and controlled variables in cell cultivation. Basics of bioprocess control – control circuit, types of controllers, variables in control.

12. Equipment and unit downstream operations – cleaning, CIP station, conventional separation technology, cell disintegration.

13. Equipment and unit downstream operations – membrane separation technologies, extraction, precipitation, distillation, drying, stripping.

14. Methods of optimization and scale-up of bioprocesses.

1. Struktura biotechnologického procesu z hlediska jednotkových operací. Inženýrské aspekty využití intaktních buněk a enzymů jako producentů.

2. Zařízení a jednotkové přípravné operace – sterilace kapalného média a bioreaktoru, SIP stanice, filtrace a sterilace plynů. Parametry pro popis kultivace.

3. Vsádková kultivace – charakteristika, hmotová bilance, použití.

4. Vsádková kultivace s postupným živením – charakteristika, strategie přítokování média, hmotová bilance, použití.

5. Kontinuální kultivace – charakteristika, způsoby řízení procesu, použití.

6. Kontinuální kultivace – hmotová bilance, porovnání se vsádkovými kultivacemi, varianty procesu.

7. Aerace a přestup kyslíku – realizace aerace, mechanismus přestupu kyslíku, hmotová bilance.

8. Míchání – typy míchání v biotechnologických provozech, specifika míchání bioreaktorů.

9. Bioreaktory – rozdělení, konstrukce, použití; pneumaticky a mechanicky míchané aerované bioreaktory.

10. Bioreaktory – fotobioreaktory, membránové bioreaktory, reaktory pro tkáňové kultury, reaktory pro biotechnologie v odpadovém hospodářství a životním prostředí.

11. Měřené a regulované veličiny při kultivaci buněk. Základy regulace bioprocesů – regulační okruh, typy regulátorů, veličiny v regulaci.

12. Zařízení a jednotkové dokončovací operace – čištění, CIP stanice konvenční separační technologie, dezintegrace buněk.

13. Zařízení a jednotkové dokončovací operace – membránové separační technologie extrakce, srážení, destilace, sušení, stripování.

14. Metody optimalizace a zvětšování měřítka bioprocesů.

https://e-learning.vscht.cz/course/view.php?id=60

http://uprt.vscht.cz/ucebnice/mb/index.htm

http://www.biotechlab.net/

https://e-learning.vscht.cz/course/view.php?id=60

http://uprt.vscht.cz/ucebnice/mb/index.htm

http://www.biotechlab.net/

After completing this course, students will be able to apply knowledge of basic subjects such as microbiology, biochemistry and chemical engineering to bioengineering area, propose a suitable type of cultivation and bioreactor for the desired product and design and implement a mass balance and basic process control.

Po absolvování tohoto předmětu budou studenti schopni aplikovat znalosti ze základních předmětů jako jsou mikrobiologie, biochemie a chemické inženýrství na bioinženýrskou problematiku, navrhnout vhodný typ kultivace a bioreaktoru pro požadovaný produkt a navrhnout a provést bilanci hmoty a základní regulaci procesu.

Physical chemistry I

Biochemistry A

Chemical Engineering I

Fyzikální chemie I

Biochemie A

Chemické inženýrství I