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Alberto AMARETTI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex Chimica V.Campi 103
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Insegnamento: Cinetiche e modellazione di processi microbici
Biotecnologie industriali (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire agli studenti le competenze relative alla modellazione e alla descrizione quantitativa dei processi industriali che utilizzano microorganismi. Le modalità operative batch, fed-batch, continua (ad uno o più stadi e con ricircolo) sono analizzate in dettaglio, valutando i parametri che influenzano prestazioni e produttività.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Per seguire il corso in maniera proficua, comprendendone i contenuti, è necessario conoscere la microbiologia e la chimica delle fermentazioni. Nozioni di matematica sono alla base della comprensione delle equazioni di modellazione dello sviluppo e delle cinetiche a questo associate. È opportuno sapere utilizzare un foglio di calcolo (Excel o simili) per seguire in modo proficuo gli esercizi e le simulazioni svolte in aula.
Programma del corso
1 CFU Modelli cinetici delle colture microbiche:
modelli strutturati e non strutturati per la descrizione di crescita microbica, consumo di substrati e generazione di prodotti; rese, velocità specifiche e parametri cinetici; trasferimento di ossigeno.
2 CFU Colture batch, fed-batch e continue:
bilanci di materia delle colture microbiche batch, fed-batch, continue, continue con ricircolo di biomassa e continue multistadio; modellazione dell’andamento delle colture industriali; ricerca delle condizioni ottimali di produttività.
1 CFU Simulazioni di bioprocessi
Esercizi e simulazioni al computer per la determinazione dei parametri cinetici e per la previsione del comportamento delle colture.
Metodi didattici
Il corso viene erogato in lingua italiana, in presenza (o in diretta streaming in caso di emergenze sanitarie). Non è obbligatoria la frequenza, anche se è fortemente consigliata. L'attività didattica è in gran parte frontale con approccio trasmissivo, con possibili integrazioni seminariali. Per una migliore comprensione degli aspetti teorici sviluppati nel corso, è previsto lo svolgimento in aula di esercizi e simulazioni al computer, con gli studenti che risolvono problemi e discutono i risultati fra loro e col docente.
Testi di riferimento
Durante il corso verrà fornito il materiale per l'esame come dispense, presentazioni delle lezioni, indicazioni di articoli da leggere e parti di testi da studiare.
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento è condotta con una prova orale, della durata di 20-30 minuti e valutata in trentesimi.
La prova è condotta con domande aperte su tutto il programma. Le domande sono finalizzate a valutare:
- le conoscenze e le capacità di comprensione;
- l’applicazione di conoscenze;
- l’autonomia di giudizio.
Nella prova si valuta la conoscenza dell'argomento, la capacità di argomentare, il livello di approfondimento, il lessico e la forma, la capacità di rimanere entro i confini della richiesta e di collegare argomenti pertinenti senza divagare. Il voto proposto tiene conto di una valutazione complessiva di tutti questi aspetti.
Risultati attesi
al termine del Corso, si auspica che lo/a studente/essa abbia raggiunto i seguenti risultati
1. Conoscenza e comprensione:
Modelli cinetici relativi alla crescita microbica, al consumo dei substrati e alla generazione di prodotti
Modalità operative di conduzione dei processi microbici industriali, con relativi vantaggi, svantaggi ed applicazioni
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Design sperimentale per la definizione dei parametri cinetici
Metodi per la modellazione e la simulazione di processi produttivi
Comprensione delle scelte relative alla gestione di processi biocatalitici e fermentativi
3.Autonomia di giudizio:
Consapevolezza delle problematiche industriali nella gestione dei bioprocessi
Valutazione e interpretazione dei dati sperimentali
Valutazione della didattica
4.Abilità comunicative:
Comunicazione professionale in lingua italiana e straniera (inglese)
La valutazione condivisa dei modelli di colture permettono di implementare gli strumenti di discussione, un lessico adeguato, le capacità dialettiche.
Capacità di apprendimento:
Capacità di lavorare in gruppo
Le diversificate attività descritte forniscono gli strumenti per perseguire nel tempo un costante aggiornamento ed implementazione della formazione.