Bioprocesna tehnika

Opis predmeta

V uvodnem delu je predstavljena procesna tehnika v okviru termičnega, mehanskega, bio-, kemijskega in okoljskega segmenta procesne tehnike.

Termodinamične osnove ločevalnih procesov temeljijo na prestavitvi zmesi in raztopin, parno-kapljevitega ravnotežja, Gibbsovega pravila faz, binarnih sistemov, Raultovega zakona idealnih raztopin, Henrijevega zakona ter predstavitve onovnih značilnosti ternarnih sistemov in azeotropnih zmesi. V okviru Prenosa snovi bo izhodišče Fickov zakon, difuzija, konvektivni prenos snovi ter numerične metode reševanja problemov prenosa snovi. Sledijo osnovni procesi  procesne tehnike:                uparjanje, destilacija, rektifikacija, sorpcijski procesi, kristalizacija in sušenje  z podrobnejšo obravnavo vlažnega zraka, h – x diagrama in eksergijskega diagrama vlažnega zraka, večstopenjskega sušenja, vrste sušilnikov in izbira sušilnega    procesa v odvisnosti od vrste blaga v farmacevtski, prehrambeni in procesni industriji, liofilizacija. Sledijo mešanje, membranske tehnologije, mikro, ultra in nanofiltracija, reverzna osmoza in ionska izmenjava. V okviru bioreaktorjev bodo obravnavane vrste in njihova uporaba ter vodenje in nadzor procesov.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je seznaniti študenta z osnovami bioprocesne tehnike in ga usposobiti za uporabo inženirskih orodij ob hkratnem utrjevanju inženirskega pristopa k reševanju problemov bioprocesne tehnike. Seznanijo se z osnovnimi snovnimi operacijami, ki temeljijo na snovnih in energijskih tokovih ter fazno ravnotežnih fenomenih. Spoznajo principe in osvojijo metode za delo na področju uporabe metod, sistemov in  procesov priprave, ločevanja in čiščenja nečistih snovi s ciljem dobiti čiste produkte.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, seminarji, konzultacije.

Predvideni študijski rezultati

Predmet razvija sposobnost uporabe inženirskih, tehničnih, matematičnih in znanstvenih orodij  za reševanje inženirskih problemov v naravi. Osvojene kompetence predstavljajo gradnik usposobljenosti biti vodja in biti vodilni člen razvojno raziskovalne dejavnosti v kreativnem, komunikativnem timskem delu na področju biotehnike. Predmetno specifične kompetence gradijo usposobljenost slušatelja za prepoznavanja problemov in inženirskega pristopa k reševanju problemov ob hkratnem upoštevanju inženirskega kodeksa ter profesionalne, etične in okoljske odgovornosti.

Reference nosilca

Prof. dr. Iztok Golobič

1. SITAR, Anže, MOŽE, Matic, CRIVELLARI, Michele, SCHILLE, Jörg, GOLOBIČ, Iztok. Nucleate pool boiling heat transfer on etched and laser structured silicon surfaces. International journal of heat and mass transfer. 2020, vol. 147, str. 1-12.

2. MOŽE, Matic, ZUPANČIČ, Matevž, HOČEVAR, Matej, GOLOBIČ, Iztok, GREGORČIČ, Peter. Surface chemistry and morphology transition induced by critical heat flux incipience on laser-textured copper surfaces. Applied Surface Science. 2019, str. 1-43.

3. VOGLAR, Jure, ZUPANČIČ, Matevž, PEPERKO, Aljoša, BIRBARAH, Patrick, MILJKOVIC, Nenad, GOLOBIČ, Iztok. Analysis of heater-wall temperature distributions during the saturated pool boiling of water. Experimental thermal and fluid science. 2019, vol. 102, str. 205-214.

4. ZAKŠEK, Peter, ZUPANČIČ, Matevž, GREGORČIČ, Peter, GOLOBIČ, Iztok. Investigation of nucleate pool boiling of saturated pure liquids and ethanol-water mixtures on smooth and laser-textured surfaces. Nanoscale and microscale thermophysical engineering. 2019, str. 1-14.

5. SITAR, Anže, ŠKRLEC, Klemen, VOGLAR, Jure, AVANZO, Matej, KOČEVAR, Klemen, CEGNAR, Mateja, IRMAN, Špela, RAVNIK, Jure, HRIBERŠEK, Matjaž, GOLOBIČ, Iztok. Effects of controlled nucleation on freeze-drying lactose and mannitol aqueous solutions. Drying technology. 2018, vol. 36, str. 1263-1272.

6. VOGLAR, Jure, GREGORČIČ, Peter, ZUPANČIČ, Matevž, GOLOBIČ, Iztok. Boiling performance on surfaces with capillary-length-spaced one- and two-dimensional laser-textured patterns. International journal of heat and mass transfer. 2018, vol. 127, part a, str. 1188-1196.

7. RAVNIK, Jure, GOLOBIČ, Iztok, SITAR, Anže, AVANZO, M., IRMAN, Špela, KOČEVAR, K., CEGNAR, Mateja, ZADRAVEC, Matej, RAMŠAK, Matjaž, HRIBERŠEK, Matjaž. Lyophilization model of mannitol water solution in a laboratory scale lyophilizer. Journal of drug delivery science and technology. 2018, vol. 45, str. 28-38.

8. GREGORČIČ, Peter, ZUPANČIČ, Matevž, GOLOBIČ, Iztok. Scalable surface microstructuring by a fiber laser for controlled nucleate boiling performance of high- and low-surface-tension fluids. Scientific reports. 2018, vol. 8, f. 1-8. https://www.nature.com/articles/s41598-018-25843-5.pdf.

9. STEINBÜCHER, Miha, VENTURINI, Peter, HAFNER, Jože, ZUPANČIČ, Matevž, GREGORČIČ, Peter, GOLOBIČ, Iztok. The impact of a silane pigment treatment on the properties of thickness-sensitive spectrally selective paints. Acta chimica slovenica. 2017, vol. 64, str. 938-944.

Temeljni viri in literatura

• Seader J.D., Henley E.J,  Separation Process Principles, John Wiley and Sons, 2nd Edition, New York, 2006.
• Basmadjian D., Mass Transfer and Separation Processes, CRC Press, Boca Raton, 2007.
• Vogel, G.H., Process Development, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
• Schwister, K., Taschenbuch der Verfahrenstechnik, Fachbuchverlag, Leipzig, 2000.
• Mersmann, A., Kind M., Slichlmair, J., Thermische Verfahrenstechnik, Grundlagen und Methoden, München, 2005.