Prowadzony w cyklach: 2022/23Z, 2023/24Z, 2024/25Z, 2025/26Z

Kod Erasmus: 13.0

Kod ISCED: 0512

Punkty ECTS: 5

Język: polski

Organizowany przez: Katedra Transplantologii i Chirurgii Ogólnej (dla: Wydział Lekarski)

Inżynieria bioprocesowa 1600-BM31IBIP-1

Przedmiot "Inżynieria bioprocesowa" ma na celu zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami inżynierii bioprocesów, szczególnie w kontekście projektowania i analizy bioreaktorów oraz mechanizmów transferu masy i energii. Zajęcia obejmują różne typy bioreaktorów, w tym bioreaktory membranowe, fotobioreaktory, powietrzne, fluidalne oraz z wypełnieniem. Studenci będą analizować procesy termiczne m.in. suszenie produktu oraz bilansować masę i energię w tych procesach. W ramach kursu szczególną uwagę poświęcono obliczeniom związanym z przepływem masy i energii, w tym masowym przepływem strumieni, bilansami energetycznymi, a także zastosowaniem równań, takich jak równanie ciągłości strumienia, równanie Bernoulliego i liczba Reynoldsa. W trakcie zajęć studenci będą pracować w grupach nad rozwiązaniem problemów związanych z projektowaniem bioreaktorów i optymalizacją procesów biotechnologicznych, korzystając z naukowej literatury źródłowej. Studenci zapoznają się także z wyzwaniami związanymi z zastosowaniem bioreaktorów w produktów w różnych sektorach przemysłu biotechnologicznego.
W ramach przedmiotu Studenci będą zdobywać wiedzę dotyczącą praktycznego zastosowania bioprocesów i produktów z obszaru inżynierii bioprocesów.

W cyklu 2022/23Z:

Celem realizacji przedmiotu jest przekazanie informacji oraz dyskusja dotycząca powstania i rozwoju biotechnologii oraz jej znaczenia we współczesnym świecie w tym omówienie głównych nurtów i dziedzin biotechnologii. Wyjaśnienie podstaw mikrobiologicznych i biochemicznych, które są niezbędne do zrozumienia przebiegu procesów biotechnologicznych, prowadzonych z udziałem enzymów i mikroorgaznizmów.

Tematyka wykładów:

1. Kinetyka procesów metabolicznych

2. Procesy wymiany ciepła

3. Przemiana fazowa

4. Przemiana chemiczna

5. Metody rozdzielania

6. Typy bioreaktorów – budowa

7. Typy bioreaktorów – praktyczne zastosowanie w bioprocesach

8. Pomiary, kontrola, modelowanie i sterowanie bioprocesem

9. Aparatura w wysokowydajnych procesach

10. Fermentacja

11. Mechanika płynów

12. Paliwa eterowe i alkoholowe

13. Biosurfaktanty

14. Produkcja aminokwasów i białek

15. Polisacharydy. Lipidy, oleje mikrobiologiczne
Celem realizacji przedmiotu jest przekazanie informacji oraz dyskusja dotycząca powstania i rozwoju biotechnologii oraz jej znaczenia we współczesnym świecie w tym omówienie głównych nurtów i dziedzin biotechnologii. Wyjaśnienie podstaw mikrobiologicznych i biochemicznych, które są niezbędne do zrozumienia przebiegu procesów biotechnologicznych, prowadzonych z udziałem enzymów i mikroorganizmów.

Zagadnienia realizowane na zajęciach praktycznych (ćwiczenia)

1. Fermentacja (cały proces na podstawie tradycyjnych procesów fermentacji)

2. Podstawowe terminy i wielkości fizyczne.Bilansowania masy – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

3. Mechanika płynów jednorodnych – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

4. Procesy wymiany ciepła – wprowadzenie teoretyczne i zadania rachunkowe

5. Instalacje przemysłowe, budowa bioreaktorów

W cyklu 2023/24Z:

Tematyka wykładów:

1. Kinetyka procesów metabolicznych

2. Procesy wymiany ciepła

3. Przemiana fazowa

4. Przemiana chemiczna

5. Metody rozdzielania

6. Typy bioreaktorów – budowa

7. Typy bioreaktorów – praktyczne zastosowanie w bioprocesach

8. Pomiary, kontrola, modelowanie i sterowanie bioprocesem

9. Aparatura w wysokowydajnych procesach

10. Fermentacja

11. Mechanika płynów

12. Paliwa eterowe i alkoholowe

13. Biosurfaktanty

14. Produkcja aminokwasów i białek

Zagadnienia realizowane na zajęciach praktycznych (ćwiczenia)

1. Fermentacja (cały proces na podstawie tradycyjnych procesów fermentacji)

2. Podstawowe terminy i wielkości fizyczne.Bilansowania masy – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

3. Mechanika płynów jednorodnych – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

4. Procesy wymiany ciepła – wprowadzenie teoretyczne i zadania rachunkowe

5. Instalacje przemysłowe, budowa bioreaktorów

W cyklu 2024/25Z:

Tematyka wykładów:

1. Kinetyka procesów metabolicznych

2. Procesy wymiany ciepła

3. Przemiana fazowa

4. Przemiana chemiczna

5. Metody rozdzielania

6. Typy bioreaktorów – budowa

7. Typy bioreaktorów – praktyczne zastosowanie w bioprocesach

8. Pomiary, kontrola, modelowanie i sterowanie bioprocesem

9. Aparatura w wysokowydajnych procesach

10. Fermentacja

11. Mechanika płynów

12. Paliwa eterowe i alkoholowe

13. Biosurfaktanty

14. Produkcja aminokwasów i białek

Zagadnienia realizowane na zajęciach praktycznych (ćwiczenia)

1. Fermentacja (cały proces na podstawie tradycyjnych procesów fermentacji)

2. Podstawowe terminy i wielkości fizyczne.Bilansowania masy – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

3. Mechanika płynów jednorodnych – podstawowe definicje i zadania rachunkowe

4. Procesy wymiany ciepła – wprowadzenie teoretyczne i zadania rachunkowe

5. Instalacje przemysłowe, budowa bioreaktorów

W cyklu 2025/26Z:

Tematyka zajęć:
• Metabolizm bakterii
• Doskonalenie wybranych cech drobnoustrojów (hodowlane i genetyczne)
• Hodowle komórek owadów i ssaków
• Roślinne substancje biologicznie aktywne
• Biofarming
• Techniki prowadzenia hodowli drobnoustrojów
• Optymalizacja bioprocesu
• Higiena produkcji
• Nanobioprodukty
• Biokataliza biotransformacja i immobilizacja
• Biofarmaceutyki
• Bioprodukty o znaczeniu przemysłowym
• Bioprodukty w ochronie środowiska
• Bioprodukty w medycynie przykłady

Całkowity nakład pracy studenta

1. bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich wynosi: wykłady: 30 h ćwiczenia: 30h przeprowadzenie egzaminu: 1 h Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich wynosi 61h, co odpowiada 2,44 punktom ECTS 2. Bilans nakładu pracy studenta: wykłady: 30 h ćwiczenia: 30 h przygotowanie do ćwiczeń: 20h czytanie literatury fachowej: 20h konsultacje:2h przygotowanie do zaliczenia i zaliczenie: 10 + 1 h = 8h Łączny nakład pracy studenta wynosi 113h, co odpowiada 4,52 punktom ECTS 3. Nakład pracy studenta związany z prowadzonymi badaniami naukowymi: czytanie literatury fachowej: 20h konsultacje badawczo-naukowe: 1h udział w wykładach (z uwzględnieniem metodologii badań naukowych, wyników badań, opracowań): 5h udział w ćwiczeniach objętych aktywnością naukową (z uwzględnieniem metodologii badań naukowych, wyników badań, opracowań): 15h przygotowanie do ćwiczeń objętych aktywnością naukową: 4h przygotowanie do zaliczenia w zakresie aspektów badawczo-naukowych dla danego przedmiotu: 2h przygotowanie do kolokwium w zakresie aspektów badawczo -naukowych dla danego przedmiotu: 5h godzin Łączny nakład pracy studenta związany z prowadzonymi badaniami naukowymi wynosi 52 godziny, co odpowiada 2,08 punktom ECTS 4. Czas wymagany do przygotowania się i do uczestnictwa w procesie oceniania: przygotowanie do zaliczenia + zaliczenie: 10 + 1 = 11h (0,44 punktu ECTS) Łączny nakład pracy studenta związany z przygotowaniem się do uczestnictwa w procesie oceniania wynosi 11 godzin, co odpowiada 0,44 punktom ECTS 5. Bilans nakładu pracy studenta o charakterze praktycznym: Udział w ćwiczeniach: 30h Łączny nakład pracy studenta o charakterze praktycznym wynosi 30h, co odpowiada 1,2 punktom ECTS 6. Czas wymagany do odbycia obowiązkowej praktyki: Nie dotycz

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Ma podstawową wiedzę z zakresu zagadnień inżynieryjnych występujących podczas prowadzenia procesów biotechnologicznych- B1_W01. W2: Zna podstawowe techniki, narzędzia i materiały stosowane w laboratorium biotechnologicznym uwzględniająca procesy prowadzone na szerszą skalę w różnych gałęziach przemysłu biotechnologicznego- B1_W02. W3: Zna podstawowe aspekty budowy i działania bioreaktorów oraz innej podstawowej aparatury stosowanej w procesach biotechnologicznych- B1_W12. W4: Zna podstawy zastosowania metod biotechnologicznych w ekologii i ochronie środowiska oraz rozumie potrzeby rozwoju metod nowoczesnej biotechnologii w tej dziedzinie- B1_W17 W5: Ma świadomość istniejących powiązań pomiędzy biotechnologią, a biomedycyną i medycyną- B1_W19.

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Posiada umiejętność analizy procesów biotechnologicznych pod kątem bilansów cieplnych i energetycznych, uwzględniając przemiany egzotermiczne i endotermiczne U2: Potrafi obliczać ilość ciepła wydzielanego lub pochłanianego w procesach biotechnologicznych, takich jak fermentacja czy biokonwersja U3: Wykazuje zdolność do projektowania i optymalizacji układów wymiany ciepła w aparaturze procesowej, w tym w bioreaktorach U4: Potrafi ocenić efektywność przenoszenia ciepła w procesach biotechnologicznych i proponować sposoby jego usprawnienia U5: Stosuje modele matematyczne do analizy bilansu energii w systemach bioprocesowych

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Wykazuje zaangażowanie w analizę i rozwiązywanie problemów biotechnologicznych, korzystając z najnowszej literatury naukowej K2: Jest otwarty na współpracę w grupie, aktywnie uczestnicząc w realizacji wspólnych zadań i projektów K3: Wykazuje odpowiedzialność za powierzone role w zespole, dbając o terminowe i rzetelne wykonanie zadań K4: Prezentuje wyniki swojej pracy w sposób przejrzysty i profesjonalny podczas wystąpień publicznych, z uwzględnieniem zasad komunikacji naukowej K5: Wykazuje postawę otwartości i szacunku wobec innych członków zespołu, uwzględniając różnorodne perspektywy w trakcie pracy grupowej

Metody dydaktyczne

Ćwiczenia: • dyskusja dydaktyczna • burza mózgów • analiza badań naukowych • zajęcia typu PBL- Problem Based Learning

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna
- ćwiczeniowa

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Przedmiot wprowadzający: Podstawy biotechnologii.

Koordynatorzy przedmiotu

W cyklu 2022/23Z:

Aleksandra Karczmarska
Joanna Sikora

W cyklu 2023/24Z:

Aleksandra Karczmarska
Joanna Sikora

W cyklu 2025/26Z:

Aleksandra Karczmarska

W cyklu 2024/25Z:

Aleksandra Karczmarska

Kryteria oceniania

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu pisemnego.
Minimalne wymagania do uzyskania zaliczenia: uzyskanie min. 60% punktów
po zakończeniu wykładów i ćwiczeń.

% uzyskanych punktów - Ocena
92≤…..≤100 - bdb (5)
88≤…..<92 - db+ (4+)
80≤…..<88 - db (4)
71≤…..<80 - dst+ (3+)
60≤…..<71 - dst (3)
0…..<60 - ndst (2)

Ćwiczenia: zaliczenie - ocenie podlega praca i aktywność zajęciach

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:
1. S. Ledakowicz: Inżynieria biochemiczna, WNT, Warszawa 2011.
2. W. Bednarski, J. Fiedurek (red.): Podstawy biotechnologii przemysłowej, WNT, Warszawa 2007.
Literatura uzupełniająca:
1. C. Ratledge, B. Kristiansen (red.): Podstawy biotechnologii, PWN, Warszawa 2011.
2. J. Fiedurek (red.): Procesy jednostkowe w biotechnologii, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2000.

W cyklu 2022/23Z:

W cyklu 2023/24Z:

W cyklu 2024/25Z:

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 1600-BM31IBIP-1 w USOSweb