Kursplan för Industriell bioteknik

Kursen syftar till att studenterna ska

• erhålla en kvantitativ förståelse av olika typer av bioreaktorer och odlingstekniker
• förstå de krav på odlingsförhållanden och processtyrning som ställs pga av metabola, fysiologiska och morfologiska egenskaper hos olika cellsystem (bakterier, jäst, filamentösa svampar och högre eukaryota celler)
• få kunskap om industriella tillämpningar av sådana cellfabriker
• utveckla ingenjörskompetenser, som till exempel att arbeta med modeller och simulering, arbeta med komplexa och öppna frågeställningar, kommunicera vetenskapliga frågeställningar både skriftligt och muntligt och inom givna tidsramar

• Beskriva hur förnyelsebara råvaror kan användas för produktion av fin- och bulk-kemikalier med hjälp av industriell bioteknik
• Utforma vanliga mikrobiella odlingstekniker som satsvis, semi-satsvis (fed-batch) och kontinuerlig odling
• Kvantitativt beskriva tillväxt och metabolism i industriliknande odlingssystem med hjälp av biokemiskt strukturerade matematiska modeller och simulering i Matlab
• Utforma strategier för utveckling av mikrobiella cellfabriker för industriella tillämpningar, även med hänsyn till extra krav som ställs vid användande av förnyelsebara lignocellulosabaserade råvaror
• Välja lämpliga odlingstekniker och celler för olika tillverknings- och forskningsändamål samt diskutera för- och nackdelar av alternativa odlingstekniker och celler
• Utforma metaboliskt motiverade strategier för att styra odling av olika bakterier, jästar, filamentösa svampar och högre eukaryota celler
• Formulera och kommunicera (skriftligt och muntligt) en ansökan för ett biotekniskt forsknings- eller utvecklingsprojekt, inklusive val av modellorganism, odlingsteknik, och analyser
• Beskriva några viktiga industriella tillämpningar av mikrobiologi

• Design av bioreaktorer
• Principer för odlingsmetodik; sats-, semisats- och kontinuerlig odling.
• Syreöverföring
• Strategier för mätning och styrning av biologiska processer i industriell och laboratorieskala
• Uppskalning från liten skala till produktionsskala
• Tillväxtkinetik och processdynamik
• Mikrobiell fysiologi och overflow-metabolism
• Stamutveckling genom Metabolic Engineering och Evolutionary Engineering
• Odling av mammalieceller, filamentösa svampar, jästar och bakterier
• Industriell produktion av bland annat enzymer, antibiotika, startkulturer, organiska syror, etanol som biobränsle och öl 
• Fysiologiskt baserad styrning av tekniska processer
• Matematisk modellering och simulering i Matlab

Kurslitteraturen består av utdelat material samt utvalda bokkapitel och vetenskapliga artiklar. Detta inkluderar:

Kap 3 och 4 i:
Stephanopoulos, Aristidou and Nielsen (1998), Metabolic engineering. Principles and methodologies. Academic Press. (Tillgänglig som e-bok via Chalmers bibliotek)

Utvalt material från:
Moo-Young, M (editor) (2011): Comprehensive Biotechnology (Second Edition), Elsevier (tillgänglig som e-bok).

Kurslitteratur från tidigare kurser kan användas som referensböcker:

• Madigan MT (2012) Brock biology of microorganisms (13th edition). Pearson Education (även andra utgåvor)
• Matthews, Appling, Anthony-Cahill, van Holde (2013) Biochemistry (4th edition). Pearson education (även andra utgåvor)
• Nielsen J, Villadsen J, Lidén G (2011) Bioreaction Engineering Principles (3rd  edition), Springer (tillgänglig som E-bok)

Tentamen innehåller beskrivande och kvantitativa frågor på föreläsningarnas, övningarnas och kurslitteraturens innehåll. 

Slutbetyg baseras på tentamen (50%), simuleringsuppgiften (25%), den skriftliga projektansökan (17%) och den muntliga projektpresentationen (8%). Simulerings- och projektuppgiften har strikta tidsgränser för inlämning. Ytterligare information, t.ex. bedömningskriterier för rapporter, ges i kurs-PM.