Kursplan för Industriell bioteknik

Kursplanen innehåller ändringar
Se ändringar

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnIndustrial biotechnology
  • KurskodKBT090
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPBIO
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik
  • InstitutionBIOLOGI OCH BIOTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 08129
  • Max antal deltagare60
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0107 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH
7,5 hp
  • 02 Jun 2022 em J
  • 08 Okt 2021 em J
  • 15 Aug 2022 em J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Systembiologi (KMG060 eller liknande kurs). Grundkurs i minst ett av följande ämnen: Tillämpad mikrobiologi, Bioreaktionsteknik, Bioprocessteknik, Kemisk reaktionsteknik. Grundläggande erfarenhet av programmering i Matlab eller liknande rekommenderas.

Syfte

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

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • 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

Innehåll

  • 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

Organisation

Kursen består av föreläsningar, övningar, en simuleringsbaserad inlämningsuppgift, en projektuppgift samt ett studiebesök.

Föreläsningarna är en viktig del av kursen och ger grunden för större delen av slutbetyget. C:a hälften av föreläsningarna behandlar dynamiska materialbalanser, mikrobiell kinetik samt fysiologiskt baserad styrning av bioreaktorer. Den andra hälften ägnas åt olika organismer och deras tillämpningar inom industrin, och de krav dessa ställer på odlingsteknik för olika ändamål.

Simuleringsuppgiften handlar om syreöverföring, biokemiskt strukturerad kinetikmodellering och fysiologiskt baserad styrning av bioreaktorsystem. Uppgiften examineras via en skriftlig rapport. För att stödja programmeringen erbjuds några övningar för att träna på grundläggande teoretiska koncept och för att skapa den Matlab-kod som är nödvändig för att lösa den relativt komplexa simuleringsuppgiften.

Projektuppgiften handlar om att formulera en ansökan om ett forskningsprojekt, som ska innehålla några av de odlingstekniska frågeställningar som behandlas i kursen. Projektinnehållet är i övrigt fritt. Ansökan ska lämnas in skriftligt och presenteras vid ett seminarium.

Litteratur

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)

Examination inklusive obligatoriska moment

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.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.

Kursplanen innehåller ändringar

  • Ändring gjord på tentamen:
    • 2021-09-21: Plussning Ändrat till plussning av GRULG
      Beslut GRULG, plussning tillåten