Bioreakcijsko inženirstvo

Opis predmeta

biokemijska inženirska analiza in modeliranje;
bioprocesna kinetika: rast mikroorganizmov (Monod, rast na več substratih, inhibicija,…), kinetika encimskih reakcij (Michaelis-Menten,…);
snovne in energijske bilance: reakcijski in separacijski bioprocesi; entalpijske spremembe;
osnove dinamike tekočin: idealni in neidealni tokovni modeli, napoved 3D hitrostnih profilov eno- in večfaznih sistemov;
osnove numerične analize: reševanje navadnih diferencialnih enačb: analitična metoda, Eulerjeva metoda, Rungejeva trapezna metoda, Runge-Kutta-klasična metoda četrtega reda, sistem navadnih diferencialnih enačb, numerično integriranje; numerično reševanje parcialnih diferencialnih enačb: eksplicitna in implicitna metoda končnih razlik, analitična in numerična rešitev Laplaceove enačbe;
zapis in reševanje ohranitvenih enačb;
razvoj 2D in 3D matematičnih modelov, ki vključujejo tok tekočin in reakcijsko-difuzijske člene;
uporaba računalniških orodij (npr.: Mathematica, Comsol, Matlab);
izbrani primeri modeliranja bioprocesov (encimska reakcija z raztopljenim katalizatorjem v eno- ali dvofaznem sistemu; biotransformacija v mikroreaktorju s pritrjenimi encimi ali celicami; šaržni in kontinuirni proces biotransformacije progesterona z imobilizirano biomaso; modeliranje biološke čistilne naprave,…).

Cilji in kompetence

pridobitev ali poglobitev znanja za samostojno delo na področju raziskav bioprocesov in njihovega teoretičnega opisa, ter načrtovanje in optimizacija bioprocesnih sistemov, s poudarkom na okolju in človeku sprejemljivejših tehnologijah.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, seminarji, delo na projektih.

Predvideni študijski rezultati

kandidata usposobiti za izvedbo omenjenih raziskav, rezultati katerih bodo predstavljali pomembne prispevke temeljni ali aplikativni znanosti na področju biotehniških znanosti.

Reference nosilca

LUBEJ, Martin, PLAZL, Igor. Theoretical and experimental study of iron catalyst preparation by chemical vapor deposition of ferrocene in air. The chemical engineering journal, ISSN 1385-8947. [Print ed.], str. 1-34, 2013; ilustr. http://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/ S1385894713016197, doi: 10.1016/j.cej. 2013.12.038. [COBISS.SI-ID 1664303]
UNGERBÖCK, B., POHAR, Andrej, MAYR, T., PLAZL, Igor. Online oxygen measurements inside a microreactor with modeling of transport phenomena. Microfluidics and nanofluidics, ISSN 1613-4982, 2013, vol. 14, no. 3/4, str. 565-574, doi: 10.1007/s10404-012-1074-8. [COBISS.SI-ID 36271621]
POHAR, Andrej, LAKNER, Mitja, PLAZL, Igor. Parallel flow of immiscible liquids in a microreactor : modeling and experimental study. Microfluidics and nanofluidics, ISSN 1613-4982, 2012, vol. 12, no. 1/4, str. 307-316, doi: 10.1007/s10404-011-0873-7. [COBISS.SI-ID 35319813]
LEVSTEK, Meta, PLAZL, Igor. Influence of carrier type on nitrification in the moving-bed biofilm process. Water sci. technol., 2009, 59, 875-882.
ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona, PLAZL, Igor. Modelling and experimental studies on lipase-catalyzed isoamyl acetate synthesis in a microreactor. Process biochemistry, ISSN 1359-5113, 2009, vol. 44, no. 10, str. 1115-1121, doi: 10.1016/j.procbio.2009.06.003. [COBISS.SI-ID 30545413]
POHAR, Andrej, PLAZL, Igor, ŽNIDARŠIČ PLAZL, Polona. Lipase-catalyzed synthesis of isoamyl acetate in an ionic liquid/n-heptane two-phase system at the microreactor scale. Lab on a chip, ISSN 1473-0197, 2009, vol. 9, no. 23, str. 3385-3390, doi: 10.1039/b915151f. [COBISS.SI-ID 30820357]

Temeljni viri in literatura

I. Plazl, M. Lakner, Uvod v modeliranje procesov, Založba FKKT, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, 2004, 230 str.
J. Nielsen, J.Villadsen, Bioreaction Engineering Principles, Plenum Press, New York, 1994.
M-L.Shuler, F. Kargi, Bioprocess Engineering: Basic Concepts, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2002.

Tekoča znanstvena periodika / Current scientific periodicals.