Detail předmětu

Bioinženýrství I

FCH-BC_BIO1Ak. rok: 2026/2027

Bioinženýrství I seznamuje studenty se základními principy návrhu a řízení biotechnologických procesů. Studenti se naučí chápat bioproces jako propojený systém, ve kterém jednotlivé operace vzájemně souvisejí. Předmět představuje základní bioinženýrské nástroje pro analýzu bioprocesů, zejména bilanční přístup, a vysvětluje význam jednotlivých procesních operací, jako jsou míchání, aerace, přenos hmoty a tepla či sterilizace. Dále se studenti seznámí se základními typy bioreaktorů, mikrobiální kinetikou, transportními ději a základními způsoby kultivace mikroorganismů. Cílem předmětu je vytvořit ucelený základ pro navazující bioinženýrské předměty a praktickou práci s bioprocesy.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie potravin a biotechnologií (ÚCHPBT)

Vstupní znalosti

Primární je znalost základního biochemického a mikrobiologického aparátu, zejména je stavěno na problematice enzymů, morfologie a fyziologie buněk. Vyžadována je též schopnost aplikace principů chemického inženýrství, zejména fyzikálního popisu jednotkových operací v reaktorech.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

1. Zápočet

Podmínkou udělení zápočtu je úspěšné absolvování písemného testu z výpočtů (minimálně 70 % bodů). Modelové výpočty budou procvičovány během cvičení, která přímo navazují na přednášky.

2. Zkouška

Zkouška se skládá z písemné a případně ústní části. Písemný test obsahuje tři tematické okruhy z předmětu. Po jeho vyhodnocení se student může rozhodnout, zda využije možnost ústního dozkoušení. Ústní část ověřuje porozumění problematice a schopnost aplikovat získané poznatky. Výsledná známka zohledňuje písemnou i případnou ústní část zkoušky a je hodnocena podle klasifikační stupnice ECTS (A–F).

Organizace výuky:
  • Přednášky nejsou povinné, ale doporučené. Jejich cílem je vysvětlit principy bioinženýrství a souvislosti mezi jednotlivými částmi bioprocesu.
  • Cvičení jsou povinná. Jsou zaměřena na řešení modelových výpočtů a praktickou aplikaci poznatků z přednášek.

 

Učební cíle

Cílem předmětu Bioinženýrství I je seznámit studenty se způsobem, jakým bioinženýr přemýšlí při návrhu, analýze a řízení biotechnologických procesů. Studenti pochopí bioproces jako propojený systém a osvojí si základní bioinženýrské nástroje potřebné pro jeho analýzu. Předmět vytváří odborný základ pro navazující bioinženýrské předměty i praktické řešení biotechnologických procesů.

Po úspěšném absolvování předmětu student:

a) vysvětlí jednotlivé části bioprocesu a jejich vzájemné souvislosti,

b) chápe princip bilančního přístupu jako základního bioinženýrského nástroje,

c) objasní význam hlavních procesních operací (míchání, aerace, přenos hmoty a tepla, sterilizace) pro průběh bioprocesu,

d) orientuje se v základních typech bioreaktorů, mikrobiální kinetice a způsobech kultivace,

e) je připraven aplikovat získané poznatky v navazujících bioinženýrských předmětech a při řešení jednoduchých bioinženýrských úloh.

 

 

Základní literatura

A. Kovalčík, Bioinženýrství I, e-learning, 2020, FCH, VUT v Brně (CS)
F.Kaštánek: Bioinženýrství. Academia. Praha, ČR, 2001, ISBN : 8020007687 (CS)

Doporučená literatura

V. G. Gupta, A. Pandey, New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering: Microbial Secondary Metabolites Biochemistry and Applications, Elsevier, 2019, ISBN 9780444635044 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    specializace CHPL , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace PCH , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace BT , 3 ročník, zimní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

  • Program BKCP_CHTPO bakalářský

    specializace CHPL , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace PCH , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace BT , 3 ročník, zimní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

  • Program BPCP_CHMA bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    specializace CHPL , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace PCH , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace BT , 3 ročník, zimní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

  • Program BPCP_CHTPO bakalářský

    specializace CHPL , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace PCH , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
    specializace BT , 3 ročník, zimní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D.

Osnova

      1. Úvod do bioinženýrství

      2. Bilance systému

      3. Bioreaktor

      4. Míchání v bioreaktorech

      5. Aerace a přenos hmoty

      6. Sterilizace bioreaktorového systému

      7. Kinetika enzymatických reakcí

      8. Kinetika inhibovaných enzymatických systémů

      9. Mikrobiální kinetika

      10. Vsádkový systém

      11. Kontinuální systém

      12. Přítokovaný systém

      13. Příklady z praxe

       

      Cvičení

      26 hod., povinná

      Vyučující / Lektor

      prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D.