dr hab. Grzegorz Litwinienko - Elementy biotechnologii

OGŁOSZENIE 1.

Egzamin z Biotechnologii odbędzie się 17 CZERWCA o godz. 8:00 w sali 141.
Osoby, które z kolokwium 1 i 2 dostały ocenę niedostateczną, lub nie są zadowolone z dotychczasowych wyników i chcą pisać ponownie, proszone są o zapisanie się na egzamin. Lista wywieszona jest na Tablicy ogłoszeń.

OGŁOSZENIE 2.

Wpisy ocen do indeksu będzie można otrzymać w dniu 17 czerwca w godz. 12:00 - 14:00.
Poza tym terminem, w czerwcu wpisy będą wydawane w godzinach konsultacji (w środy od 12:00 do 13:00) oraz we wrześniu. Warunkiem otrzymania wpisu jest zaliczenie Pracowni Technologii Chemicznej.

Literatura zalecana do wykładu:

Biotechnologia:

[1] K. Szewczyk: „Technologia biochemiczna”, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej 1997.
[2] „Podstawy biotechnologii przemysłowej”, praca zbiorowa pod red. W. Bednarskiego i J. Fiedurka, WNT, Warszawa 2007.
[3] Aiba, Humprey, Millis: „Inżynieria biochemiczna”, WNT Warszawa 1977
[4] J. Buchowicz : „Biotechnologia molekularna”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007

Biochemia:

[5] J. Kączkowski: „Podstawy Biochemii”, WNT, Warszawa
[6] Streyer L. „Biochemia”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997 (i wersje późniejsze)

Inżynieria i Technologia Chemiczna:

[7] “Podręcznik do ćwiczeń z technologii chemicznej” praca zbiorowa pod red. T. Kasprzyckiej-Gutman., Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 1996r
[8] E. Bortel, H. Koneczny: „Zarys technologii chemicznej”. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1992.

Program wykładu:

1. Definicje i zagadnienia podstawowe

– Technologia chemiczna i biochemiczna - podobieństwa i różnice. Zasady technologiczne: zasada najlepszego wykorzystania różnic potencjałów, zasada najlepszego wykorzystania surowców, zasada najlepszego wykorzystania energii. Bilansowanie masy, bilansowanie energii w procesie technologicznym. Zasada najlepszego wykorzystania aparatury.
Charakterystyka technologii biochemicznych. Udział różnych dyscyplin w rozwoju procesu technologicznego. Procesy biotechnologiczne - najbardziej obiecujące techniki przetwórcze. Surowce odnawialne. Porównanie syntezy chemicznej i syntezy biochemicznej.

– Reakcje katalityczne i enzymatyczne. Kinetyka prostych reakcji enzymatycznych. Kinetyka złożonych reakcji enzymatycznych. Inhibicja enzymów. Kinetyka układów oscylujących. Biochemia, fizjologia i termodynamika wzrostu i metabolizmu drobnoustrojów. Wydajność i selektywność mikroorganizmów i enzymów.

- Mikroorganizmy o znaczeniu przemysłowym. Wirusy, bakterie, grzyby. Wymagania pokarmowe. Otrzymywanie szczepów przemysłowych - izolacja, selekcja. Biologiczne źródła węgla, azotu, tlenu oraz biologiczne źródła energii. Przenoszenie energii.

2. Elementy Inżynierii Chemicznej i Biochemicznej.

– Z laboratorium do przemysłu - powiększanie skali - rozwój procesu technologicznego. Metody prowadzenia proces?w biochemicznych. Techniki hodowlane. Procesy z unieruchomionymi komórkami. Kierowanie aktywnością chemiczną drobnoustrojów.
Kontrola procesu przemysłowego - aparatura pomiarowa i regulacyjna, systemy nadzoru procesów przemysłowych.

– Bioreaktory: fermentory do hodowli tlenowych i beztlenowych, bioreaktory membranowe. Bioreaktory z immobilizowanym materiałem biologicznym.
Fotobioreaktory. Prowadzenie procesu w warunkach sterylnych. Transfer masy i ciepła w przemyśle chemicznym i biochemicznym.

– Techniki separacji. Flokulacja, sedymentacja, filtracja biomasy (rodzaje filtracji), wirowanie - wirówki sedymentacyjne i filtracyjne. Rozbijanie ścian komórek. Techniki zagęszczania. Zagęszczanie termiczne, wyparki. Ekstracja. Ultrafiltracja. Odwrócona osmoza. Precypitacja.

- Oczyszczanie substancji biologicznych. Krystalizacja. Metody membranowe. Chromatografia preparatywna. Suszenie. Suszenie produktów biotechnologicznych.

3. Wybrane przykłady przemysłowych
procesów biotechnologicznych.

- Etanol. Etanol jako surowiec chemiczny. Chemizm fermentacji etanolowej. Surowce do przemysłowej produkcji etanolu. Metody prowadzenia fermentacji. Wydzielanie i oczyszczanie etanolu. Rektyfikacja. Otrzymywanie bezwodnego etanolu. Ekonomika procesu.

- Biologiczne wytwarzanie kwasów organicznych. Kwas octowy, cytrynowy, mlekowy. Fermentacja butanolowo-acetonowa.

- Przemysłowe otrzymywanie aminokwasów. Produkcja polisacharydów - dekstran, skleroglukan, ksantan. Techniki biochemiczne w chemii lipidów i tłuszczów.

- Produkcja i zastosowanie preparatów enzymatycznych. Ogólna charakterystyka enzymów i ich podział. Wydzielanie i oczyszczanie enzymów. Formy preparatów enzymatycznych. Przykłady wytwarzania preparatów enzymatycznych: amylaza grzybowa, izomeraza glukozowa. Zastosowanie enzymatycznych preparatów przemysłowych. Zastosowanie enzymów w analityce.

- Biotechnologia farmaceutyczna. Produkcja antybiotyków. Zarys technologii otrzymywania wybranych grup antybiotyków. Penicyliny, antybiotyki aminoglikozydowe, tetracykliny. Witaminy: B12, B2, witamina C. Surowice i szczepionki.

- Hodowle komórek roślinnych i zwierzęcych. Przemysłowe zastosowanie hodowli komórek zwierzęcych - techniki produkcji.
Hydrobiometalurgia - mikrobiologiczne wydzielanie metali, mechanizm procesu.

- Biotechnologiczna utylizacja ścieków i odpadów przemysłowych. Biotechnologia a ochrona środowiska.

- Elementy ekonomiki procesów przemysłowych. Szacowanie kosztów, projektowanie procesu przemysłowego. Przemysł biotechnologiczny jako biznes. Firmy biotechnologiczne. Patenty. Bioetyka.