Тема 8. Контроль и управление биотехнологическими процессами: моделирование и оптимизация (6 часов)

Студент должен знать: методы и условия проведения основных биотехнологических производств; факторы, влияющие на проведение процесса, методы проведения оптимизации питательных сред, основные методы и критерии масштабирования процессов ферментации.

Студент должен уметь: моделировать биотехнологический процесс, основываясь на знании теории моделирования и оптимизации биотехнологического процесса и оборудования, учитывать влияние биотехнологических факторов на эффективность технологического процесса и качество конечного продукта; поддерживать оптимальные условия для биосинтеза целевого продукта и решать ситуационные задачи при отклонениях от этих условий.

Содержание темы: Методы определения концентрации микроорганизмов. Методы и приборы для контроля технологических параметров процесса культивирования – температуры, рН, содержания растворенных газов.

Применение методов планирования эксперимента при исследовании биотехнологических процессов. Выбор критерия оптимизации. Выбор исходных компонентов среды. Традиционные методы изучения многофакторных зависимостей. Метод Гаусса-Зайделя. Метод Бокса-Уилсона. Статистическая оценка результатов. Заключительные этапы оптимизации среды. Многоуровневые планы эксперимента.

Контрольная работа № 2. Провести оптимизацию питательной среды по данным задачи по методу Бокса-Уилсона.

Рекомендуемая литература по теме:

Основная:

1. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. Учебн. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 208 с.

2. Егоров Н.Е. Введение в биотехнологию. М.: МГУ. 2002. с.

Дополнительная:

1. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. Учебн. пособие. М.: КолосС, 2004. 296 с.

2. Биотехнология / отв. ред. А.А. Баев. – М.: Наука, 1984. – 310 с.

3. Бекер М.Е., Лиепинш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. М.: Агропромиздат. 1990.

4. Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология: кинетические основы микробиологических процессов. Учебное пособие для биологических и химических специальностей ВУЗов. М.: Высшая школа. 1990.

5. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига: "Зинатне", 1987.

Самостоятельная работа (2 часа): Познакомиться на основе дополнительной литературы и Интернета с постановкой задач масштабирования. Выявить основные подходы к масштабированию на основе концентрации растворенного кислорода и другие критерии масштабного перехода: концентрация углекислого газа, воздействие мешалки на клетки, масштабирование «снизу вверх» и «сверху вниз». Выяснить основные методы использования компьютерной техники для управления биотехнологическими процессами.

Рекомендуемая литература для самостоятельной работы:

1. Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М.: "Мир", 1989.

2. Биотехнология: Уч. пособ. Для вузов. В 8 кн./ Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. – М.: Высш. шк. , 1987. – 159 с.

3. Евтушенков А. Н., Фомичев Ю. К. Введение в биотехнологию: Курс лекций. – Минск: БГУ, 2002. – 105 с.

4. Елинов Н. П. Основы биотехнологии. – СПб.: Издательская фирма «Наука», 1995. – 600 с.

5. Емцов В. Т. Рубежи биотехнологии. – М.: Агропромиздат, 1986.