7 ECTS credits
175 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 4004046FNR voor alle studenten in het 1e en 2e semester met een gespecialiseerd master niveau.
Theorie (39 h HOC):
- Celkweektechnieken en upstream processing:
fundamentele aspecten van microbiële, dierlijke en plantaardige celkweek
nutritionele vereisten voor celkweek (celnutriënten, cultuurmedia en mediumformulering);
kweken van microbiële cellen (bereiding van cultuurmedia, sterilisatie van cultuurmedia, inoculumopbouw).
- Microbiële cellen - bronnen, fysiologische controle en stamverbetering:
herkomst en bewaring van micro-organismen;
screening naar micro-organismen (screeningsmethoden);
biokatalysatorontwikkeling (fysiologische controle, stamverbetering door mutatie en selectie, genetische recombinatie, omica).
- Microbiële kinetiek:
vegetatieve groei van unicellulaire micro-organismen, namelijk bacteriën, gisten en filamenteuze schimmels (kwantificatie van groei, specifieke groeiparameters, stoechiometrie);
process engineering (fysische en chemische controle van de microbiële celomgeving met nadruk op temperatuur, zuurtegraad, opgeloste zuurstofconcentratie en warmtegeneratie);
modelbouw voor microbiële kinetiek (Monod-vergelijking, exponentiële groei en sigmoïdale batchgroeicurve, kubische pelletgroei en diffusiebeperkingen, lineaire wet voor substraatconsumptie, vergelijking van Luedeking-Piret, enzymproductie).
- Analyse en ontwerp van fermentoren:
bouw en werking van een fermentor;
indeling van fermentoren op basis van het cultivatieprincipe (batch, continu cultuur met nadruk op de chemostaat, chemostaat met celrecirculatie, chemostaatreactoren in serie, fed-batch; homogene en heterogene reactoren met nadruk op het solid state fermentatieproces; tank-, kolom- of toren- en loop-fermentoren);
indeling van fermentoren op basis van het aëratiesysteem (oppervlaktecultuur en submerse cultuur, statische en dynamische luchtverdelers);
indeling van fermentoren op basis van het agitatiesysteem (overzicht).
- Toepassingen van industriële fermentatieprocessen:
productie van biomassa: bakkersgist, starterculturen en voedingssupplementen, bodem- en zaadinocula, single cell protein en single cell oil, vaccins, biologische wapens;
productie van primaire metabolieten: alcoholen, solventen, organische zuren, aminzozuren, vitaminen, coënzymen en pigmenten, nucleotiden en derivaten.
Theoretische oefeningen (9 h WPO) en computeroefeningen (12 h WPO):
- dataverwerking (lineaire en niet-lineaire regressie) en interactieve simulatie (PC, Excel);
- stoechiometrie van microbiële groei en productvorming;
- microbiële kinetiek;
- bepaling van de biokinetische parameters mumax, Ks, Y'x/s en ms;
- kinetiek van batch-, chemostaat- en fed-batch-fermentatieprocessen.
Excursies (18 h WPO):
Tijdens twee volle dag-excursies wordt een bezoek gebracht aan bedrijven actief op het gebied van industriële fermentatie: enzymproductie, bakkersgistproductie, citroenzuurproductie
Theoretische oefeningen, computeroefeningen, practica en excursies zijn verplicht.
- Basisprincipes van microbiële fysiologie, stamverbetering, biochemische deregulatie van metabolische pathways en fermentatietechnieken kennen, begrijpen en kunnen toepassen.
- Gegeven formules in verband met de kinetiek van microbiële groei en productvorming en de cultivatieprincipes (batch, continu cultuur, fed-batch) kunnen afleiden en kunnen gebruiken om eenvoudige problemen op te lossen.
- De bestudeerde basisprincipes, microbiële kinetiek en cultivatieprincipes kunnen gebruiken om industriële fermentatieprocessen te analyseren (biomassaproductie, productie van primaire metabolieten, productie van secundaire metabolieten, enzymproductie, productie van recombinante eiwitten).
- Principes in verband met microbiële fysiologie enerzijds en fermentatietechniek anderzijds kunnen aanwenden om geschikte fermentatiestrategieën met een hoge productiviteit te kunnen ontwikkelen voor een bepaalde microbiële stam en/of metaboliet.
De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Mondeling bepaalt 60% van het eindcijfer
Examen Schriftelijk bepaalt 40% van het eindcijfer
Binnen de categorie Examen Mondeling dient men volgende opdrachten af te werken:
Binnen de categorie Examen Schriftelijk dient men volgende opdrachten af te werken:
Mondeling examen over het kennen en begrijpen van de basisprincipes van stamverbetering en biochemische deregulatie van metabolische pathways, toegepast op gegeven (industriële) fermentatieprocessen (1 vraag), microbiële kinetiek en fermentatietechnieken (1 vraag) en terminologie (1 vraag).
Schriftelijk examen (gesloten boek) over het toepassen van de microbiële kinetiek (1 oefening) en fermentatietechnieken (1 oefening) om eenvoudige problemen wiskundig op te lossen (gebruik van computer).
Puntenverdeling: schriftelijk 8 en mondeling 12 van de 20 punten. De student moet op beide onderdelen geslaagd zijn. Indien dit niet het geval is, wordt het laagste cijfer verkregen op een van de twee onderdelen gegeven. Er kan wel vrijstelling verkregen worden voor het geslaagde onderdeel in een daaropvolgende zittijd.
Namen van micro-organismen, enzymen en scheikundige formules dienen gekend te zijn. Indien dit niet het geval is, is de student(e) niet geslaagd.
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: cel- en genbiotechnologie: medische biotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: cel- en genbiotechnologie: moleculaire biotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: cel- en genbiotechnologie: agrobiotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: voedingsbiotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: chemische biotechnologie
Master in de bio-ingenieurswetenschappen: chemie en bioprocestechnologie: biochemische biotechnologie