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  1. Science
  2. Master Degree
  3. Biotecnologie Industriali [F0803Q - F0802Q]
  4. Courses
  5. A.A. 2021-2022
  6. 1st year
  1. Developments and Analyses of Bioprocesses
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Developments and Analyses of Bioprocesses
Course ID number
2122-1-F0802Q042
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
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Obiettivi

L'insegnamento si propone di fornire conoscenza approfondita delle problematiche tipiche di un laboratorio di ricerca e sviluppo nell'ambito delle fermentazioni industriali. In particolare saranno valutati gli effetti che le scelte effettuate in fase di sviluppo di un processo comportano in ottica di costi della strumentazione necessaria e delle tempistiche di esecuzione delle operazioni.

Conoscenza e capacità di comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le basi delle logiche di organizzazione e funzionamento di un impianto industriale; dovrà avere chiare le strategie di ottimizzazione delle operazioni e gli effetti del numero/dimensionamento dei macchinari sul flusso di processo

Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite alla progettazione di un impianto per la produzione industriale di una commodity di rilevanza biotecnologica.

Autonomia di giudizio.
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare quanto appreso e saper individuare le migliori soluzioni atte all’ottimizzazione del processo.

Abilità comunicative.
Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione delle tematiche affrontate con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.

Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di elaborare un processo produttivo autonomo utilizzando un software progettuale e gestionale professionale. Lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e saprà applicare le conoscenze acquisite con quanto verrà appreso in insegnamenti correlati alla produzione industriale in campo biotecnologico, alimentare e chimico.


Contenuti sintetici

1. Richiami della struttura del bioreattore e delle strategie fermentative
2. Approfondimento delle problematiche di produzione di case-study.
3. Raccolta dei dati pratici necessari alla simulazione del processo.
4. Introduzione ai software gestionali
5. Sviluppo di un processo originale per il prodotto prescelto.


Programma esteso

1. Richiami della struttura del bioreattore e delle strategie fermentative uso dei bioreattori.
- I componenti di un bioreattore
- Le strategie di fermentazione classiche
- Controllo dei parametri di fermentazione
- Monitoraggio della fermentazione e archiviazione dati
- Calcolo performance bioreattore
- Process flow di un processo biofermentativo: dalla cell bank al prodotto finale

2. Analisi dettagliata di case study reali.

3. Raccolta dei dati pratici necessari alla simulazione del processo (laboratorio).

4. Introduzione ai software gestionali (aula calcolo).

- Disegno di un processo integrato
- Dimensionamento della strumentazione
- Ciclo produttivo e ottimizzazione delle operazioni
- Analisi dei costi e valutazione economica
- Analisi punti critici del processo
- Gestione degli scarti

5. Sviluppo di un processo originale per il prodotto prescelto (aula calcolo).


Prerequisiti

Prerequisiti. E’ fortemente consigliato che i fruitori del corso posseggano una buona dimestichezza con le tematiche della microbiologia e della chimica delle fermentazioni.

Propedeuticità. Nessuna


Modalità didattica

Lezioni frontali (35 ore, 5 CFU):  forniranno la cornice introduttiva alle varie tematiche oggetto dell'insegnamento.
Esercitazioni e attività di laboratorio (10 ore, 1 CFU): forniranno gli studenti dei dati sperimentali necessari allo sviluppo inventivo e personale di un layout di processo biotecnologico, che verrà infine affinato e simulato con un adeguato programma gestionale specializzato. Sono previsti approfondimenti su casi reali su specifiche tematiche in collaborazione con aziende biotecnologiche.

L'insegnamento verrà tenuto in lingua italiana



Materiale didattico

Sulla  piattaforma e-learning dell'insegnamento saranno disponibili:
Slides  e registrazioni delle lezioni.
Dispense e articoli scientifici fornite dal docente
Manuale operativo del software SuperPro Design
Dati sperimentali raccolti e elaborati

Testi consigliati.
Basic Biotechnology - C. Ratledge & B. Kristiansen eds- Cambridge Press


Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

Prova orale basata su approfondimenti puntuali di un progetto di gruppo. Tale progetto consisterà in una proposta originale per lo sviluppo di un processo produttivo elaborato a partire da una semplice idea o dall’analisi di un caso esistente e integrato da dati sperimentali raccolti dallo studente.

Orario di ricevimento

Ricevimento: su appuntamento previa richiesta via e-mail al docente.

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Aims

The course will treat typical issues of a research and development department of a bioindustrial plant. Implications of project choices on costs and time scheduling will be evaluated.

Knowledge and understanding
The student will gain knowledge of the basics of the organization of an industrial plant; the strategies for optimizing operations and the effects of variations in number / sizing of machinery on the process flow

Applying knowledge and understanding
The student will be able to apply the knowledge acquired during the course to the design of an industrial plant for the production of a biotechnological commodity.

Making judgements
The student will be able to process the acquired knowledge pursuing the best technical choices for process optimization

Communication skills
Use of an appropriate scientific/chemical vocabulary and ability in oral reports

5. Learning skills
Skills in managing a professional grade prcess developing tool.
Skills in literature reading and understanding, skills in the elaboration of interconnections among the course-related knowledge and other subjects related to industrial biotechnology.


Contents

1.        Recalls on bioreactor structure and fermentative strategies
2.        Case-studies exposition
3.        Experimental data practical collection
4.        Introduction to managing softwares
5.        Development of original process layout for the production of commodity



Detailed program

1. Recalls on bioreactor structure and fermentative strategies.
- The Bioreactor
-Components
- Classical feeding strategies
- Control of main parameters
- Data monitoring and storage
- Performances evaluation
- Process flow: from master cell bank to finite product

2. Case-studies exposition
Analysis of  a real case study.

3. Experimental data collection (lab practicals).

4. Introduction to managing softwares (computer lab practicals)
- Process management and simulation
- Integrated process design
- Choice of the equipment size
- Production cycle and scheduling
- Cost assessment and economical evaluation
- Debottlenecking
- Waste management

5. Development of original process layout for the production of commodity (computer lab practicals)


Prerequisites

Background. Microbiology and fermentation chemistry are strongly suggested.
Prerequisites. None

Teaching form

Classroom lectures (35 hours, 5 ECTS):  will give the framework to the main issues.
Practicals (10 hours, 1 ECTS): will yield the students a core of experimental data and parameters. Real case studies will be examined also with the contribution of biotech industries.

Finally, each student will develop a personal layout for a biotechnological process, that will be simulated and developed with the aid of a specific software.

Teaching language: italian.



Textbook and teaching resource

Slides.
Available at the e-learning platform of the course, together with registration of web conference lessons held.

Bibliography available at the e-learning platform. .
Reports and research articles
Operative manual for the software SuperPro Design
Elaboration of experimental data

Textbooks.
For general subjects: Basic Biotechnology - C. Ratledge & B. Kristiansen eds- Cambridge Press



Semester

First semester

Assessment method

Oral examination concerning a detailed report describing the layout of a producing plant. The report could be a group-work, has to be a personal proposal based on experimental data obtained by the student. Main focus will be on the consequences of the proposed solution on process feasibility and economics. 

Office hours

Contact: on demand by email request to the lecturer

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Key information

Field of research
CHIM/11
ECTS
6
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
45
Language
Italian

Staff

    Teacher

  • LB
    Luca Giuseppe Brambilla
  • AP
    Alex Pessina

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Self enrolment (Student)
Manual enrolments

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