Separační procesy v biotechnologiích - M409004
Anglický název: Separation Methods in Biotechnologies
Zajišťuje: Ústav chemického inženýrství (409)
Platnost: od 2020
Semestr: zimní
Body: zimní s.:4
E-Kredity: zimní s.:4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:2/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: 20 / 20 (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: navazující magisterské
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D.
Hasal Pavel prof. Ing. CSc.
Záměnnost : AM409004, N409028
Je záměnnost pro: AM409004
Termíny zkoušek   
Pro tento předmět jsou dostupné online materiály
Anotace -
Poslední úprava: Hladíková Jana (15.01.2018)
V rámci předmětu jsou probírány tradiční i moderní metody používané pro získávání biotechnologických produktů. Studenti jsou seznámeni s povahou biotechnologických produktů a typickou sekvencí separačních a purifikačních kroků vedoucích ke konečné formě produktů. V přednáškách jsou probírány jednotlivé separační operace včetně typických zařízení a matematického popisu procesů. V rámci cvičení studenti řeší pomocí výpočetní techniky úlohy, se kterými se mohou setkat v praxi při získávání biotechnologických produktů.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Hladíková Jana (15.01.2018)

Studenti budou umět:

Určit potřebnou sekvenci separačních kroků potřebných k získání takových biotechnologických produktů jako jsou cukry, proteiny, nukleové kyseliny, antibiotika, malé metabolity aj.

Popsat všechny probírané separační procesy pomocí matematicko-fyzikálního popisu.

Řešit praktické úlohy spojené se separací biotechnologických produktů.

Literatura -
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (12.11.2018)

Z Elektronické přednáškové a cvičební materiály, autor M. Přibyl.

D Harrison R.G., Todd P., Rudge S.R., Petrides D.P., Bioseparations science and engineering, 2nd edition, Oxford University Press, 2015, 978-0-19-539181-7.

D Villadsen J., Lee S.Y., Nielsen J., Stephanopoulos G. (eds.), Fundamental Bioengineering, Wiley-Blackwell, 2016, 978-3527336746.

D Hu W-S., Engineering Principles in Biotechnology, Wiley, 2017, 978-1119159025.

Studijní opory -
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (01.02.2018)

http://uchi.vscht.cz/index.php/cs/studium/magisterske-studium

Sylabus -
Poslední úprava: Kubová Petra Ing. (24.02.2018)

1. Typické sekvence separačních kroků, přehled separačních metod v biotechnologiích, rozdělení biotechnologických produktů.

2. Buňka, složení, struktura, rozdělení. Metody dezintegrace buněk, chemické, mechanické.

3. Flokulace, flokulanty, elektrostatická interakce, elektrická dvojvrstva, Debyeova délka, vliv iontové síly, Schulze-Hardyho pravidlo.

4. Centrifugace, síly působící na usazovanou částici v odstředivém poli, rychlost a doba usazování izolované částice ve Stokesově oblasti, vliv koncentrace částic.

5. Membránové filtrační procesy, bilance, typy membránových modulů, typy membrán, uspořádání modulů, koncentrační polarizace, intenzita toku permeátu, polarizační modul, koeficient přestupu hmoty na straně retentátu, Darcyův zákon, výpočet plochy membrány.

6. Superkritická extrakce, fázový p-T diagram, kritické parametry, fyzikální a chemické vlastnosti superkritických tekutin (hustota, viskozita, rozpustnost a difuzivita látek, …).

7. Zařízení pro superkritickou extrakci, frakcionace, modely SC extrakce, matematický popis modelu volné difúze.

8. Adsorpce a chromatografie, adsorpční rovnováhy, adsorpce v promíchávaných zařízeních. Typy sorbentů, chromatografické metody, tlakové ztráty v chromatografii, HETP, retenční čas, rozlišení, eluce v gradientu.

9. Adsorpce v loži absorbentu, obecný model s axiální disperzí, model rovnovážný bez disperze, efektivní rychlost pohybu adsorbované látky kolonou.

10. Parametrizace rovnovážného modelu adsorpce bez axiální disperze, lineární rovnováha, desorpce s nelineární rovnováhou, šoková vlna.

11. Srážení proteinů, vliv elektrického náboje proteinu na jeho rozpustnost, vliv složení a iontové síly rozpouštědla, fáze srážení.

12. Rozložení velikosti částic sraženiny v CSTR, distribuční (frekvenční) funkce, rychlost růstu, metody srážení a zařízení pro srážení.

13. Krystalizace, nukleace, růst krystalů, transport hmoty při růstu krystalů. Kinetika krystalizace ve vsádkovém zařízení bez změny objemu, momenty frekvenční funkce, jejich výpočet a význam.

14. Lyofilizace, princip, zařízení použití, hnací síla, model zmenšujícího se jádra.

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Jahoda Milan doc. Dr. Ing. (26.02.2018)

Chemické inženýrství I (A)

Matematika A

Fyzika I (A)

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Přibyl Michal prof. Ing. Ph.D. (22.02.2018)

K udělení zápočtu je nutné splnit jeden kontrolní test minimálně na 50 % bodového hodnocení. Pro splnění ústní zkoušky musí student úspěšně zodpovědět dvě otázky ze seznamu otázek. Výsledná známka je vypočítána z úspěšnosti kontrolního testu a ústní části zkoušky.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 1 28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
Účast na seminářích 0,5 14
4 / 4 112 / 112