Industriell bioteknik

Mål

Kursen ger kunskaper om och förståelse för industriell bioteknik med tyngdpunkt på produkter som läkemedel, livsmedel, biokemikalier, energibärare och biotekniska instrument och apparater. En stor del av kursen är inriktad mot metabola, cellbiologiska och ingenjörstekniska processförlopp. Efter kursen skall studenten kunna:

• Redogöra för tekniska och biologiska principer vid produktion av t.ex. metaboliter, proteiner och celler samt biotekniska instrument och apparater.
• Uppvisa grundläggande förståelse för ingenjörsmässig design av biotekniska tillverkningsprocesser och biotekniska instrument och apparater.
• Utföra ingenjörstekniska beräkningar och simuleringar av biotekniska processers förlopp med utgångspunkt från fysikens, kemins och biologins grunder.

Innehåll

Industriell bioteknisk produktion med bioprocesser. Tekniska metoder för att odla i bioreaktorer och renframställs bioprodukter med separationstekniker. Ingenjörstekniska beräkningsmodeller för bioprocesser. Väsentligen behandlas:

• Mikrobiell metabolism, tillväxt och produktbildning i biotekniska system med bioreaktorer enligt batch, fed-batch och kemostatprinciperna. Användning av matematiska modeller baserade på balanserberäkningar och kinetik för att beskriva de biotekniska systemens dynamik, utbyten och produktivitet.
• Hur man bygger upp biotekniska processer med enhetsoperationer för biologisk omvandling av råmaterial och separation av bildade proteiner och metaboliter. Beskrivning av hur cellers metabolism och fysiologi optimeras med hjälp av systembiologiska och processtekniska analysmetoder (PAT- och omics-metoder).
• Industriella bioprocessers uppbyggnad från metabol, molekylär- och cellbiologisk utgångspunkt. Principer för hur man utför ingenjörsmässig design av bioprocesser. Typiska bioprocesser tas upp för att belysa de möjligheter och svårigheter som industriell bioteknik har att brottas med (t.ex. produktion av antibiotika, biogas, terapeutiska proteiner, vacciner, mammalieceller, embryonala stamceller samt olika miljöbiotekniska tillämpningar).
• Ingenjörstekniska beräkningar för biotekniska förlopp och enhetsoperationer. Modellering och simulering med differentialekvationer för att utvärdera bioprocesser. Virtuell interaktiv simulering av bioreaktorer.
• Utveckling och användning av biotekniska instrument och apparater. Undervisnings- och arbetsformer Kursen består dels av föreläsningar och lektioner om industriell bioteknisk ingenjörsteknik, dels av ett antal laborationer med modellering och simulering av bioprocesser. Kursen är en inledande kurs som bör läsas inför kurserna Bioteknisk tillverkningsteknik samt Projektkurs i design av biotekniska process och produktionssystem. Examination PRA1Simuleringsrapport1.5 hpU, GTEN2Skriftlig tentamen4.5 hpU, 3, 4, 5Tentamen testar studentens förmåga lösa processtekniska problemuppgifter och att kunna redogöra för grundläggande begrepp om industriella biologiska produktionsmetoder. Laborationsövningarna tränar studentens förmåga att förstå sambanden mellan biologiska, kemiska och fysikaliska förlopp i biotekniska produktionsprocesser med hjälp av matematiska simuleringsmodeller. Betygsskala Fyrgradig skala, LiU, U, 3, 4, 5 Övrig information Påbyggnadskurser: Biotekniska produktionssystem, Projektkurs i design av biotekniska process och produktionssystem, Bioteknisk tillverkningsteknik, Läkemedelsutvecking, Kvalitetsledning. Om undervisnings- och examinationsspråkUndervisningsspråk visas på respektive kurstillfälle på fliken "Översikt". Examinationsspråk relaterar till undervisningsspråk enligt nedan:Om undervisningsspråk är ”Svenska” kan kursen ges i sin helhet på svenska eller delvis på engelska. Examinationsspråk är svenska, men delar av examinationen kan ske på engelska. Om undervisningsspråk är Engelska ges kursen i sin helhet på engelska. Examinationsspråk är engelska.Om undervisningsspråk är ”Svenska/Engelska” ges kursen i sin helhet på engelska om studenter utan tidigare kunskap i svenska språket deltar. Examinationsspråk följer undervisningsspråk. ÖvrigtKursen bedrivs på ett sådant sätt att både mäns och kvinnors erfarenhet och kunskaper synliggörs och utvecklas.Planering och genomförande av kurs skall utgå från kursplanens formuleringar. Den kursvärdering som ingår i kursen skall därför genomföras med kursplanen som utgångspunkt. Om det föreligger synnerliga skäl får rektor i särskilt beslut ange förutsättningarna för, och delegera rätten att besluta om, tillfälliga avsteg från denna kursplan. Institution Institutionen för fysik, kemi och biologi Kurslitteratur KompendierMandenius CF, Industriell Bioteknik, Tryckakademin, Linköping