Математичне моделювання мікробіологічних процесів
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія
Код дисципліни: 6.162.00.O.034
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Технологія біологічно-активних сполук, фармації та біотехнологія
Лектор: д.е.н., к.х.н., с.н.с., доцент Василюк Софія Володимирівна
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях
Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі біотехнології та біоінженерії.
Здатність використовувати знання з математики та фізики в обсязі, необхідному для досягнення інших результатів освітньої програми.
Здатність розуміти і застосувати математичне моделювання для вивчення режимів, умов та закономірностей мікробіологічних процесів.
Результати навчання: Вміти застосовувати сучасні математичні методи для розв’язання практичних задач, пов’язаних з дослідженням і проектуванням біотехнологічних процесів. Використовувати знання фізики для аналізу біотехнологічних процесів.
Проводити розрахунки параметрів біотехнологічного устаткування на підставі аналізу тепло масообмінних процесів.
Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань
Здатність використання різноманітних методів, зокрема сучасних інформаційних технологій, для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити: загальна мікробіологія і вірусологія; загальна біотехнологія; біофізика;
кореквізити: процеси та апарати біотехнологічних виробництв; організація біотехнічного
виробництва (проектування та устаткування)
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна дозволяє майбутнім інженерам-біотехнологам вивчити закономірності, що лежать в основі біотехнологічних процесів – кінетику росту і розвитку мікробних популяцій, синтезу продуктів метаболізму мікроорганізмів, а також гідродинамічні, масообмінні і теплообмінні процеси в біореакторах.
Предметом дисципліни є вивчення математичних моделей процесів періодичного та безперервного культивування мікроорганізмів з врахуванням впливу різноманітних фізико-хімічних факторів та їх аналіз. Розглядаються методи визначення кількісних характеристик росту і розвитку мікробних культур, синтезу цільових продуктів, розрахунку оптимальних умов синтезу продуктів метаболізму.
Опис: Основи математичного моделювання і оптимізації технологічних процесів. Культивування клітин мікроорганізмів. Процес росту популяції мікроорганізмів. Кінетичні криві росту біомаси. Постулати Мальтуса і Моно. Математичний опис росту біомаси. Кінетика ферментативних реакцій Міхаеліса-Ментен. Фізико-хімічне обґрунтування рівняння Моно. Найпростіша схема взаємодії клітини з субстратом. Схема з рівноважним «насиченням» клітин мікроорганізму субстратом. Схема з незворотною трансформацією субстрату в клітині. "Мікроскопічний" підхід до кінетики росту біомас. Відомі кінетичні моделі росту біомас. Інгібування росту мікроорганізмів. Інтегральна форма рівняння росту мікробної популяції. Модель РЛК. Визначення ємності ферментера періодичної дії. Розрахунок ємності апаратів безперервної дії. Одноступеневе гомогенне безперервне культивування. Багатоступеневе гомогенне безперервне культивування. Від'ємно-доливний метод культивування біомас. Одноступеневе гомогенне культивування з рециркуляцією біомаси. Математичне моделювання біосинтезу продуктів метаболізму.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і практичних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: виконання і захисту контрольної роботи та експрес-опитування на практичних заняттях.
Семестровий контроль проводиться у формі диференційованого заліку
Критерії оцінювання результатів навчання: • фронтальне усне опитування, контрольна робота (35 балів)
• підсумковий контроль (65 балів, контрольний захід, залік)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Компютерне моделювання у фармації : навч. посіб./ І.Є. Булах, Л.П.
Войтенко, І.П. Кривенко. – 2-е вид., випр.- .К.:ВСВ «Медицина», 2017.-208с.
2. Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология: Кинетические основы микробиологических процесов: Учеб. пособие для биол. и хим. спец. вузов. – М.: Высш. Школа, 1990. – 296с
3.Сидоров Ю.І., Влязло Р.Й., Новіков В.П. Процеси і апарати мікробіологічної та фармацевтичної промисловості: Навчальний посібник. – Львів: “Інтелект-Захід”, 2008. – 736с. .
4. О.В. Болотін, І.М. Мага, В.В. Нечипорук, В.І. Ткач. Математичне моделювання в мікробіології та хімічній технології харчових добавок: Навч. посібник.-Ужгород: Вид-во В.Падяка, 2014. – 361, [4] с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Математичне моделювання мікробіологічних процесів (курсова робота)
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія
Код дисципліни: 6.162.00.O.037
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Технологія біологічно-активних сполук, фармації та біотехнологія
Лектор: д.е.н., к.х.н., с.н.с., доцент Василюк Софія Володимирівна
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях
Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі біотехнології та біоінженерії.
Здатність використовувати знання з математики та фізики в обсязі, необхідному для досягнення інших результатів освітньої програми.
Здатність розуміти і застосувати математичне моделювання для вивчення режимів, умов та закономірностей мікробіологічних процесів.
Результати навчання: Вміти застосовувати сучасні математичні методи для розв’язання практичних задач, пов’язаних з дослідженням і проектуванням біотехнологічних процесів. Використовувати знання фізики для аналізу біотехнологічних процесів.
Проводити розрахунки параметрів біотехнологічного устаткування на підставі аналізу тепло масообмінних процесів
Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань
Здатність використання різноманітних методів, зокрема сучасних інформаційних технологій, для ефективно спілкування на професійному та соціальному рівнях.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити: загальна мікробіологія і вірусологія; загальна біотехнологія; біофізика;
кореквізити: процеси та апарати біотехнологічних виробництв; організація біотехнічного
виробництва (проектування та устаткування).
Короткий зміст навчальної програми: Вивчення дисципліни дозволить студентам закріпити знання про загальні теоретичні закономірності процесів росту біомас мікроорганізмів. Знання цих закономірностей дозволить розраховувати об"єми ферментаційної апаратури, свідомо застосовувати технологічні варіанти в тому чи іншому конкретному процесі культивування біомас і, в кінцевому результаті, грамотно підходити до практичного проектування мікробіологічних виробництв.
Опис: Курсова робота складається з письмового викладення теоретичних питань і розрахункової частини, яка зводиться до визначення технологічних параметрів реального процесу, і це визначення потребує знань з математичного моделювання мікробіологічних процесів.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль за виконанням студентом кожного етапу курсової роботи здійснюється викладачем під час консультацій. Семестровий контроль під час виконання курсової роботи здійснюється у формі диференційованого заліку під час презентації та захисту курсової роботи.
Критерії оцінювання результатів навчання: Дотримання змісту курсової роботи та повнота викладення матеріалу (20 балів), опрацювання та посилання на сучасні дослідження та публікації у КР (25 балів), акуратність оформлення (5 балів)
Усний захист курсової роботи (50 балів)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Компютерне моделювання у фармації : навч. посіб./ І.Є. Булах, Л.П.
Войтенко, І.П. Кривенко. – 2-е вид., випр.- .К.:ВСВ «Медицина», 2017.-208с.
2.Сидоров Ю.І., Влязло Р.Й., Новіков В.П. Процеси і апарати мікробіологічної та фармацевтичної промисловості: Навчальний посібник. – Львів: “Інтелект-Захід”, 2008. – 736с. .
3. О.В. Болотін, І.М. Мага, В.В. Нечипорук, В.І. Ткач. Математичне моделювання в мікробіології та хімічній технології харчових добавок: Навч. посібник.-Ужгород: Вид-во В.Падяка, 2014. – 361, [4] с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).