The course focuses on understanding the whole process of industrial bioprocesses e.g. cell cultivation, upstream and downstream processes, process interactions and engineering aspects of the process. The subject is based on expansion, synthesis and application of knowledge gained in basic subjects such as microbiology, biochemistry, physical chemistry and chemical engineering to bioengineering aspects of industrial bioprocesses. The subject brings new or significantly expanding existing knowledge in the field of mass balance bioprocesses, types of bioreactors and methods of management and control of bioprocesses.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
Předmět je zaměřen na pochopení celého procesu biotechnologické výroby tedy nejen na vlastní kultivaci buněk ale i na přípravné a dokončovací operace, jejich provázanost a inženýrské aspekty procesů. Důraz je kladen na rozšíření, syntézu a aplikaci znalostí získaných v základních předmětech jako jsou mikrobiologie, biochemie, fyzikální chemie a chemické inženýrství na bioinženýrské aspekty biotechnologických výrob. Předmět přináší nové nebo značně rozšiřuje stávající znalosti studentů v oblasti hmotové bilance bioprocesů, typů bioreaktorů a způsobů řízení a regulace bioprocesů.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
Aim of the 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.
Design and implement a mass balance and basic process control.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
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.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
Course completion requirements -
Credit test; test and oral exam.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
Zápočtový test, písemná a ústní zkouška.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
Literature -
Recommended:
Comprehensive Biotechnology, Moo-Young M., 2019
Biochemical Engineering and Biotechnology, Najafpour, G. D., 2015
Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists, Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F., 2015
Last update: Halecký Martin (01.07.2024)
Doporučená:
Comprehensive Biotechnology, Moo-Young M., 2019
Biochemical Engineering and Biotechnology, Najafpour, G. D., 2015
Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists, Katoh S., Horiuchi J., & Yoshida F., 2015
Last update: Halecký Martin (01.07.2024)
Syllabus -
1. Biotechnology and bioengineering, biotechnological process structure.
2. Technological aspects of use of intact cells as a producers (plant vs. animal vs. microorganisms). Types of products. Application of enzymes.
3. Upstream processes (storage of microorganisms, preparation of inoculum, preparation and sterilization of liquid media, sterilization of reactor, SIP, filtration and sterilization of gases).
4. Parameters for the description of microorganism cultivation. Yield and productivity of process. Overview of cultivation types.
5. Batch cultivation (characteristics, mass balance, use).
6. Fed-batch cultivation (characteristics, types of feeding, mass balance, use).
7. Continuous cultivation (characteristics, process control, mass balance, compared to batch cultivation, use). Choosing the cultivation type on the basis of the desired product.
8. Aeration and oxygen transfer (implementation of aeration, oxygen transfer mechanism, KLa).
9. Mixing (mixing types in biotechnological plant, specifics of mixing in bioreactors).
10. Bioreactors (types, design, use).
11. Measured and controlled variables in cell cultivation. Fundamentals of bioprocess control (controllers, control loop, variables in controlling).
13. Downstream processes (extraction, precipitation, distillation, drying, stripping, CIP). Production line of biotechnological process.
14. Biotechnologies and bioreactors for treatment of wastes from biotechnological processes.
Last update: Halecký Martin (16.09.2023)
1. Problematika biotechnologie a bioinženýrství, struktura biotechnologického procesu.
2. Technologické aspekty využití intaktních buněk jako producentů (rostlinné vs. živočišné vs. mikroorganismy). Typy produktů. Možnosti použití enzymů.
3. Přípravné operace biotechnologických výrob (uchovávání mikroorganismů, příprava inokula, příprava a sterilizace kapalného média, sterilizace bioreaktoru, SIP, filtrace a sterilace plynů).
4. Parametry pro popis kultivace mikroorganismů. Výtěžnost a produktivita procesů. Přehled typů kultivací.
7. Kontinuální kultivace (charakteristika, způsoby řízení procesu, hmotová bilance, porovnání se vsádkovou kultivací, použití). Volbu typu kultivace na základě požadovaného produktu.
