Σκοπός

Η εκπαίδευση στα αντικείμενα της ανάλυσης, του σχεδιασμού, του ελέγχου και της βελτιστοποίησης βιοδιεργασιών. Στο μάθημα χρησιμοποιούνται τα βασικά εργαλεία της χημικής μηχανικής στο σχεδιασμό και στη λειτουργία βιοαντιδραστήρων κυττάρων και ενζύμων.

Περιεχόμενα

Η μικροβιακή ανάπτυξη με κατανάλωση υποστρωμάτων και παραγωγή μεταβολικών προϊόντων ως συνολική αντίδραση. Στοιχειομετρία συνολικών αντιδράσεων. Κινητική ενζυμικών δράσεων. Σύνθετες ενζυμικές δράσεις. Επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στην κινητική των ενζυμικών δράσεων. Συστήματα ακινητοποιημένων ενζύμων. Συστήματα ενζυμικών βιοαντιδραστήρων. Ημίσειες μικροβιακές αντιδράσεις. Προσδιορισμός της στοιχειομετρίας συνολικής αντίδρασης της κυτταρικής ανάπτυξης με βάση την θερμοδυναμική. Κινητικά μοντέλα κυτταρικής ανάπτυξης. Κινητική παραγωγής μεταβολικών προϊόντων. Επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στην κινητική της κυτταρικής ανάπτυξης. Μη δομημένα και δομημένα μοντέλα μικροβιακής ανάπτυξης. Ισοζύγια μάζας σε βιοαντιδραστήρες κυττάρων. Επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στην κινητική της κυτταρικής ανάπτυξης. Συστήματα Τύποι βιοαντιδραστήρων. Βιοαντιδραστήρες διαλείποντος, συνεχούς και ημιδιαλείποντος έργου. Βιοαντιδραστήρες εμβολικής ροής. Διαστασιολόγηση βιοαντιδραστήρων. Μικτές καλλιέργειες μικροοργανισμών. Μικροβιακές αλληλεπιδράσεις. Μεταφορά οξυγόνου σε καλλιέργειες κυττάρων. Διαλυτότητα του οξυγόνου. Παράγοντες που επηρεάζουν τη μεταφορά οξυγόνου σε βιοαντιδραστήρες. Απαίτηση των κυττάρων σε οξυγόνο. Προσδιορισμός kLα. Διατάξεις μηχανικής ανάδευσης. Πρότυπα και μηχανισμοί ανάμειξης. Προσδιορισμός αποτελεσματικότητας της ανάμειξης. Ενεργειακές απαιτήσεις της ανάδευσης. Θερμική καταστροφή μικροοργανισμών. Αποστείρωση διαλείποντος και συνεχούς έργου. Αποστείρωση με διήθηση. Αποστείρωση αέριων ρευμάτων Ετερογενείς αντιδράσεις και βιοτεχνολογικές διεργασίες. Στερεοί βιοκαταλύτες. Περιοριστικά φαινόμενα στην κύρια φάση του ρευστού. Ακινητοποιημένα ένζυμα. Αντίδραση στο εσωτερικό στερεού βιοκαταλύτη. Άμβλυνση περιορισμών λόγω μεταφοράς μάζας. Ετερογενής μικροβιακή ανάπτυξη. Ακινητοποίηση κυττάρων. Κινητική ανάλυση βιοφίλμ. Βιοαντιδραστήρες σταθερής κλίνης. Ανάλυση και σχεδιασμός βιοφίλτρων. Μικτές καλλιέργειες μικροοργανισμών. Μικροβιακές αλληλεπιδράσεις. Διαχωρισμοί Βιολογικών προϊόντων. Απομόνωση και καθαρισμός βιολογικών προϊόντων.

Πρόγραμμα διδασκαλίας

Διδακτική

εβδομάδα

ΜΕΡΟΣ Α

ΜΕΡΟΣ Β

Κινητική ενζυμικών δράσεων.  Επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στην κινητική των ενζυμικών δράσεων

Η μικροβιακή ανάπτυξη με κατανάλωση υποστρωμάτων και παραγωγή μεταβολικών προϊόντων ως συνολική αντίδραση.

Σύνθετες ενζυμικές δράσεις. Παραγωγή ενδιάμεσων προϊόντων Πολλαπλά υποστρώματα

Στοιχειομετρία συνολικών μικροβιακών αντιδράσεων.

Παρεμπόδιση ενζυμικών αντιδράσεων. Κινητική απενεργοποίησης.

Ημίσειες μικροβιακές αντιδράσεις.  Δότες και δέκτες ηλεκτρονίων.

Ενζυμικοί βιοαντιδραστήρες. Αντιδραστήρες μεμβρανών. Διαλείπουσα και συνεχής λειτουργία

Προσδιορισμός της στοιχειομετρίας συνολικής αντίδρασης της κυτταρικής ανάπτυξης με βάση την θερμοδυναμική.

Ενζυμικοί βιοαντιδραστήρες ημιδιαλείποντος έργου. Αντιδραστήρες εμβολικής ροής

Κινητικά μοντέλα κυτταρικής ανάπτυξης. Κινητική παραγωγής μεταβολικών προϊόντων. Επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων στην κινητική της κυτταρικής ανάπτυξης.

Συστήματα ενζυμικών βιοαντιδραστήρων. Παραγωγικότητα

Δομημένα μοντέλα μικροβιακής ανάπτυξης. Κατανεμημένα μοντέλα μικροβιακής ανάπτυξης.

Ακινητοποιημένα Ένζυμα . Στερεοί Βιοκαταλύτες.

Θερμική Καταστροφή Μικροοργανισμών. Αποστείρωση.

Περιοριστικά Φαινόμενα στην Κύρια Φάση του Ρευστού.

Τύποι βιοαντιδραστήρων. Βιοαντιδραστήρες διαλείποντος και ημιδιαλείποντος έργου.

Άμβλυνση Περιορισμών λόγω Μεταφοράς Μάζας

Βιοαντιδραστήρες συνεχούς έργου. Βιοαντιδραστήρες εμβολικής ροής.

10η

Αντίδραση στο Εσωτερικό Στερεού Βιοκαταλύτη. Εύρεση φαινόμενου παράγοντα αποτελεσματικότητας

Μεταφορά Ο2 σε Καλλιέργειες Κυττάρων. Διαλυτότητα του Ο2. Παράγοντες που Επηρεάζουν τη Μεταφορά Ο2 σε Ζυμωτήρες. Απαίτηση των Κυττάρων σε Ο2. Προσδιορισμός kLα

11η

Ετερογενής μικροβιακή ανάπτυξη. Ακινητοποίηση κυττάρων.  Κινητική ανάλυση Βιοφίλμ

Διατάξεις Μηχανικής Ανάδευσης. Πρότυπα και Μηχανισμοί Ανάμειξης. Προσδιορισμός Αποτελεσματικότητας της Ανάμειξης. Ενεργειακές Απαιτήσεις της Ανάδευσης

12η

Βιοαντιδραστήρες σταθερής κλίνης και κλίνης ρευστοαιώρησης. Ανάλυση  και σχεδιασμός Βιοφίλτρων 

Μικτές καλλιέργειες μικροοργανισμών. Μικροβιακές αλληλοεπιδράσεις

13η

Χρήση μεμβρανών για την αφαλάτωση, κλασμάτωση και συμπύκνωση βιολογικών προϊόντων

Μεθοδολογία απομόνωσης και καθαρισμού βιοτεχνολογικών προϊόντων

 

Εκπαιδευτική Διαδικασία

Το Α' μέρος του μαθήματος θα διεξάγεται από την κ.Μαμμά Δευτέρες 8.45-11.30

Το Β' μέρος του μαθήματος θα διεξάγεται από τον κ.Λυμπεράτο Τρίτες 10.45-12.30

Φροντιστηριακές ασκήσεις θα γίνονται ενσωματωμένα στο κυρίως μάθημα.

Έξτρα ασκήσεις θα γίνονται ορισμένες Δευτέρες.