• 093554 - FONDAMENTI DI PROCESSI BIOLOGICI

La Biotecnologia può essere definita come “l’applicazione di principi scientifici ed ingegneristici alla produzione e sfruttamento commerciale di prodotti e/o microorganismi mediante l’uso di agenti biologici.  

I processi biologici, o biotecnologie,  sono già da tempo utilizzati nell’industria alimentare e farmaceutica.  Applicazioni più recenti riguardano la protezione ambientale  e la produzione di energia.

Il modulo "Fondamenti" fornirà gli strumenti biologici e di processo che verranno applicati nel modulo "Processi" attraverso lo studio dettagliato di processi che possono essere considerati rappresentativi dei vari campi dell’intero settore. 

Il corso e' strutturato in lezioni frontali, esercitazioni con applicazioni dei concetti fondamentali a processi esemplificativi e lezioni seminariali

Le lezioni, soprattutto quelle di descrizione dei processi esemplificativi, sono svolte mediate interazione diretta con gli studenti. Sulla base di quanto appreso nella prima parte del corso, gli studenti sono chiamati a definire loro stessi operazioni unitarie, condizioni operative, modalita' di esercizio ed apparecchiature per lo specifico processo.

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
- conosce i principi fondamentali, teorie e concetti delle operazioni unitarie, reattoristica  e microbiologia associate ai processi biotecnologici;
- comprende la relazione microrganismo-processo metabolico-processo di produzione:
- è in grado di applicare la conoscenza alla progettazione di apparecchiature e reattori biotecnologici;
- è in grado di selezionare microrganismi, substrati apparecchi e reattori biochmici;
- è in grado di applicare concetti termodinamici, cinetici e microbiologici per ottimizzare una produzione sia ad enzima isolato che a microrganismo completo

A seguito delle lezioni seminariali lo studente avrà modo di confrontarsi con argomenti nel settore  innovativi o di frontiera e di incontrare opearatori dell'industria biotecnologica

Programma del corso

Questo modulo di  corso fornirà gli strumenti per la comprensione dei processi biologici e per l'applicazione delle conoscenze acquisite a processi industriali esemplificativi che saranno analizzati nel modulo successivo  

Parte generale (modulo Fondamenti)
1 – Chimica delle cellule viventi: breve descrizione di composti di interesse biologico come acidi nucleici, proteine, acidi grassi, fosfolipidi, zuccheri e polisaccaridi; Descrizione dei microorganismidi interesse industriale; Codice genetico, Manipolazioni genetiche.
2 – Enzimi: Enzimi e meccanismi di regolazione della loro attivita; Cinetica enzimatica; Enzimi di interesse industriale.
3 - Bioprocessi: Cinetica di crescita dei microorgansimi; Tecniche di fermentazione batch, fed-batch e in continuo; Parametri di controllo; Bioreattori e criteri da usare per la loro scelta e progettazione; Tecniche di sterilizzazione; Trasferimento di ossigeno.
4 - Processi a valle (downstream): Tecniche di separazione e lisi delle cellule, filtrazione, centrifugazione, processi a membrane (micro- e ultra-filtrazione, diafiltrazione, dialisi) e vari tipi di cromatografia.

Sono richieste nozioni di base di chimica organica, biologia e operazioni unitarie

La preparazione conseguita sarà verificata mediante una prova scritta a fine corso. Potra' essere prevista una prova orale di presentazione in forma di lezione seminariale di argomenti inerenti il corso ma non direttamente svolti in classe. Il fine è quello di verificare la capacità dello studente di:
- inquadrare i problemi ed arrivare alla più correta, 
- giustificate le scelte commentandole adeguatamente al fine di dimostrare di saper organizzare le conoscenze in un discorso ben articolato e che dimostri le competenze acquisite
- aver acquisito proprieta' di linguaggio propria della biotecnologia