Fermentointitekniikka (3 op)

Tavoitteet

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.
-----
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.

Sisältö

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
-----
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

Arviointiasteikko

0-5

Esitietovaatimukset

Mikrobiologia, Mikrobiologian laboratoriotyöt