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.

Design and implement a mass balance and basic process control.

Studenti budou umět:

Aplikovat znalosti ze základních předmětů jako jsou mikrobiologie, biochemie a chemické inženýrství na bioinženýrskou problematiku.

Navrhnout vhodný typ kultivace a bioreaktoru pro požadovaný produkt.

Navrhnout a provést bilanci hmoty a základní regulaci procesu.

R: Moo-Young M., (2019) Comprehensive Biotechnology. Elsevier, ISBN: 9780444640475

R: Najafpour, G. D. (2015). Biochemical Engineering and Biotechnology. Elsevier, ISBN: 9780444633774

R: Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F. (2015). Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. Wiley, ISBN: 9783527338047

A: Meyer H.-P., & Schmidhalter D. (2014). Industrial Scale Suspension Culture of Living Cells. Wiley, ISBN: 978-3-527-68335-2

Z: Moo-Young M., (2019) Comprehensive Biotechnology. Elsevier, ISBN: 9780444640475

Z: Najafpour, G. D. (2015). Biochemical Engineering and Biotechnology. Elsevier, ISBN: 9780444633774

Z: Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F. (2015). Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. Wiley, ISBN: 9783527338047

D: Meyer H.-P., & Schmidhalter D. (2014). Industrial Scale Suspension Culture of Living Cells. Wiley, ISBN: 978-3-527-68335-2

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/

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.

Physical chemistry I

Biochemistry I

Fyzikální chemie I

Biochemie I

Credit test; test and oral exam.

Zápočtový test, písemná a ústní zkouška.