Fermentointitekniikka (B0091), 4 op

Perustiedot

Esitietovaatimukset

Mikrobiologia, Mikrobiologian laboratoriotyöt

Sisältö (ydinaines ja -osaaminen)

Fermentointitekniikan historia, tuotteet, merkitys Suomessa, fermen-tointitekniikka biorefinery-konseptissa, terminologia, organismien kasvu ja tuotteen muodostus sekä näiden edellytysten luominen ferrmentoinnissa, fermentoinnin toteutustavat, kemostaatin periaat-teet ja matemaattinen käsittely, teknis-taloudelliset tunnusluvut ja näiden matemaattinen käsittely, lämpösteriloinnin mitoitus ja toteutus, aseptiikan periaatteet laite- ja toimintaratkaisuissa, fermentorityypit, aineen- ja lämmönsiirto sekä happi- ja lämpötase, scale-up/scale-down-periaatteet, homogeenisuuden käsite fermentoreissa, prosessikehityksen erityispiirteet, tehonkulutuksen laskeminen, fermentorien geometria, fermentorien mitoitus, mittaus- ja säätötekniikka fermentoinneissa, laboratoriofermentointien käytännön suoritus valmistelusta analysointiin, hapen aineensiirtonopeuden ja hapen kulutusnopeuden määrittäminen eri tilanteissa

Sisältö (täydentävä ja erityisosaaminen)

Esimerkkiprosessit yksityiskohtaisemmin, fermentointituotteiden kaupallinen merkitys lukuarvoina, fermentointitekniikka ns. valkoises-sa ja punaisessa biotekniikassa, teknis-taloudellisten tunnuslukujen arvoja yksittäistapauksissa, F-arvon laskeminen panoskohtaisessa lämpösteriloinnissa, eri fermentorityyppien tehokkuusluvut, metabolian muokkausta hyödyntävän prosessikehityksen esimerk-kejä, scale-up/scale-down yksityiskohtaisemmin, aseptiset ratkaisut fermentoreiden yksityiskohdissa, kehittyneet seuranta- ja säätömene-telmät ja tietokoneen hyödyntäminen

Tiedolliset oppimistulokset (ydinaines ja -osaaminen)

Opintojakson suoritettuaan opiskelijalla on selkeä käsitys fermen-tointitekniikan kaupallisesta ja tutkimuksellisesta merkityksestä nyt ja mahdollisuuksista tulevaisuudessa. Opiskelija ymmärtää fermentointi-tekniikan osuuden erityypisissä prosesseissa ja tuntee sen käytännön toteutusta ja erilaisia tehokkuuden arviointimenetelmiä. Opiskelija tuntee aseptiset ratkaisutavat laitteiden suunnittelussa ja käytössä. Opiskelija ymmärtää fermentointeja rajoittavien tekijöiden läsnäolon ja merkityksen sekä erilaisten scale-up parametrien käytön seurauk-set yleisesti. Opiskelija tunnistaa laboratoriofermentorien eri osat ja osaa niiden toimintaperiaatteet. Opiskelija hallitsee kasvua, tuotteen-muodostusta ja ravinteiden kulutusta kuvaavat matemaattiset perus-yhtälöt.

Taidolliset oppimistulokset (ydinaines ja -osaaminen)

Opiskelija osaa valita fermentorityypin, fermentointitavan sekä alusta-vasti mitoittaa fermentorin yksittäiseen fermentointiin. Opiskelija pystyy määrittämään kokeellisesti prosessien tehokkuutta kuvaavia tunnuslukuja sekä käyttämään näitä prosessien toteuttamiskelpoisuu-den arviointiin ja prosessivaihtoehtojen vertailuun. Opiskelija tunnis-taa aseptiset ratkaisut laitteissa, osaa toimia aseptiikkaa noudattaen laboratoriofermentoinneissa sekä mitoittaa lämpösteriloinnin anne-tuista lähtökohdista. Opiskelija osaa suorittaa laboratorioermentoin-nin käytännössä itsenäisesti alusta loppuun. Opiskelija osaa soveltaa aineen- ja lämmönsiirtoon, tehonkulutukseen ja scale-up toimintaan liittyvää matemaattista käsittelyä ja tulkita tuloksia järkevien toteutusten kannalta.

Kirjallisuus ja muu materiaali

Luentomateriaali
Oheislukemiseksi: Aittomäki ym.: Bioprosessitekniikka soveltuvin osin

Opetusmenetelmät

Luokkahuoneopetusta: 49 h
Laboratoriotöitä: 15 h
Harjoitustyöt: 10 h
Tentti: 6 h
Opiskelijan itseopiskelu (kuormittavuusanalyysi tehty 1/06): 50 h
Yhteensä: 130 h
Kuormittavuusanalyysin seuranta tehty: -

Opiskelijan kuormittavuus

Arvioinnin perusteet

Harjoitustehtävien sekä kahden välikokeen suorittaminen hyväksytysti. Laboratoriotöiden suoritus ja raportointi hyväksytysti.

Koulutusohjelmakohtaiset kompetenssit

Turvallisuus- ja laatuosaaminen
Elävän ja eloperäisen materiaalinhallinta
Bio- ja elintarvikeprosessien sekä tuotantojärjestelmien teknistaloudellinen osaaminen
Taloudellinen osaaminen
Poikkitieteellisyys