Biotermékek izolálása

Downstream processing

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Biotermékek izolálása

Downstream processing

Tantárgykód

BMEVEMBA504

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	4	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Fehér Csaba

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: feher.csaba@vbk.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

https://www.ch.bme.hu/

Kar

Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

Tantárgy weboldala

http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/mezgaz/bioelvalmuveletek/

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

BMEVEMKA404 (Biomérnöki műveletek és folyamatok)

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

A feldolgozási lépéssor szakaszai, alapelvek, kapcsolatok, fázisszétválasztás, koncentrálás, tisztítás, végtisztítás 2 óra

A sejtek elválasztása a fermentlétől (szűrés, mikroszűrés, keresztáramú szűrés, előrétegezett szűrők, szűrősegédanyagok), (centrifugálás, a folytonosítás lehetőségei, dekanter) 4 óra

Sejtfeltárás 4 óra

(mechanikai módszerek, nyírás folyadékfázisban, nyírás szilárd fázissal, kémiai és biológiai módszerek)

Koncentráló műveletek:

Extrakció:

ionpárképzés, reaktív extrakció, folyadék emulziós membránok, vizes kétfázisú extrakció (fázisképző polimerek, fázisdiagramok, megoszlást befolyásoló tényezők) 4 óra

Adszorpció:

ioncsere, specifikus, batch és folytonos, ipari 4 óra

Membránműveletek 9 óra

Membránműveletek típusai, hajtóereje, mérettartományok, alkalmazási területek (dialízis, ultraszűrés, reverz ozmózis, mikroszűrés, elektrodialízis)

Polarizációs jelenségek (koncentrációs polarizáció, gélpolarizáció, ezek matematikai leírása)

Művelettípusok: koncentrálás, diaszűrés, folyamatos ultraszűrés, ezek matematikai leírása

anyagmérlegek, technológiai paraméterek összefüggései

Membránok jellemzői: vízérték, vágási görbe, vágási érték, kémiai kompatibilitás

Készüléktípusok, membránmodulok, anyagok.

Kicsapás, kristályosítás 4 óra

(oldószeres kicsapás, kisózás, szelektív denaturálás)

(A csapadékképzés és a kristályosítás lépései, a keverés hatása, flokulálás elősegítése, a kristályok egyenértékű hossza, a kristálynövekedés törvényszerűségei, optimális hőmérsékletprofil)

A pH hatása, a fehérjekristályosítás problémái)

Ipari kromatográfia 3 óra

(ioncsere kromatográfia, megoszlásos/adszopciós kromatográfia, gélkromatográfia, affinkromatográfia) alapelvek, léptéknövelés, készüléktípusok, folytonos kromatográfiás megoldások, töltetek, regenerálás, üzemeltetés

Affintechnikák 3 óra

(léptéknövelhető affinműveletek, affin-ultraszűrés, affin-extrakció affin-kicsapás)

Elektroforézis technikák (gél, free flow, kapilláris) 4 óra

Fókuszálások (elektrolitok, izoelektromos, kromato-) 2 óra

Szárítás 2 óra

(vízaktivitás fogalma, biológiai anyagok szárítása, együtt-tárolhatóság feltételei, porlasztva szárítás)

Zárványtestek (inclusion body) feldolgozása 2 óra

(sejtfeltárás, szétválasztás, szolubilizálás, folding)

(kaotróp oldószerek hatása, redox potenciál hatása az egyes lépésekben)

Citromsav fermentlé feldolgozása (lépéssor) 2 óra

Monoklonális antitestek feldolgozása (lépéssor) 2 óra

Összesen: 56 óra

hogy a hallgatók megismerkedjenek a fermentációs és más biológiai iparok ipari léptékben is alkalmazható elválasztás-technikai módszereivel (downstream processing), amelyeket a biológiai iparokban széleskörűen alkalmaznak a végtermék izolálására. A tárgy általános, műveleti jellegű, nem elsősorban konkrét technológiákat ismertet. Ismeretanyagának elsajátításával erősíthető a hallgatók műveleti, mérnöki szemlélete, képessé válnak egyszerűbb feladatok önálló megoldására, illetve más szakterületen dolgozókkal való kommunikációra. Differenciált szakmai ismeret lévén, szintetizálja a természettudományos alaptárgyak és a szakmai törzsanyag egyes tárgyainak (fizikai-kémia, művelettan, analitika, biokémia) tudásanyagát, egyben átmenetet képez a technológiai tárgyak felé (biotermék technológia, élelmiszeripari technológia, mezőgazdasági iparok), hiszen több ipari technológia alapjait is tartalmazza. A tárgy megközelítése gyakorlatorientált, bár e nagyobb óraszámban az elméleti levezetések, matematikai modellezés, a számítások és méretezés kérdései is helyet kapnak. A tárgy hallgatói képessé válnak a biológiai iparok technológiai lépéseinek megértésére, üzemeltetésére, technológiai fejlesztésre; sőt egyes berendezések méretezésére is.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Ismeri a biológiai termékek kinyerésének, tisztításának és koncentrálásának alapelveit és törvényszerűségeit. Ismeri a mikroorganizmusok főbb alkotóelemeinek felépítését, funkcióját, az élesztők, baktériumok, fonalas gombák és növényi sejtek sejtfalának felépítését. Ismeri a fehérjék alapvető biológiai és fizikai jellemzőit, szerkezetét, funkcióit és működését. Ismeri a biológiai iparok fő termékeinek tulajdonságait, reakcióit, az ezeken alapuló azonosítási és elválasztási lehetőségeket. Ismeri a sejtek fermentléből történő szeparálásának alapelveit, törvényszerűségeit, speciális tulajdonságait. Ismeri a biológiai termékek végtisztításának törvényszerűségeit és alapelveit. Ismeri a biológiai termékek szárításának, formulálásának, piaci felhasználásra alkalmas formába hozásának törvényszerűségeit és alapelveit. Ismeri az egyes műveleti lépések matematikai leírását, képes anyagmérleg egyenletek felállítására. Ismeri a sejtelválasztás, sejtfeltárás, kicsapás, adszorbció, extrakció, kromatográfia, kristályosítás, affinitás műveletek, porlasztva szárítás, liofilezés általános berendezéseit, azok felépítését, működésük és irányításuk alapelveit. Ismeri a biológiai ipar főbb termékeit, azok elválasztásának lehetőségeit. Ismeri a citromsav, monoklonális antitestek és zárványtestek feldolgozásának lépéseit, technológiáját. Ismeri a biológiai termékek szeparálási műveletei során felmerülő környezetvédelmi, biztonságtechnikai kockázatokat.

Képességek

Ismeri a műveletek matematikai leírását, fizikai törvényszerűségeit, melyeket a kapcsolódó számítások, méretezések, üzemi körülmények megállapítása céljából képes önállóan felhasználni. Képes az egyes elválasztási műveletek során fellépő problémák helyes értelmezésére és megoldási módszerek megfelelő megválasztására. Képes biológiai eredetű termékek kinyerési és tisztítási technológiáinak fejlesztésére, tervezésére. Képes a fermentációs feldolgozási folyamatok területén új technikák, eljárások megértésére.

Attitűd

Nyitott új technológiák és fejlesztések megismerésére és megértésére a biológiai iparok elválasztása területén. Érdeklődik a bioiparok downstream műveleteinek legújabb kutatási és fejlesztési irányai iránt. Technológiai, energetikai, környezeti és gazdasági szempontok alapján képes mérlegelni a különböző elválasztási technikákat.

Autonómia és felelősség

A megszerzett ismeretek birtokában önállóan képes a biológiai iparok elválasztási folyamatainak területén problémákat értelmezni és megoldásokat javasolni. A tantárgy teljesítése során szükséges a hatékony és biztonságos elválasztási folyamatok megértése és újragondolási iránti igény, azok ellenőrzési lehetőségeinek feltérképezése.

Oktatási módszertan

előadás.

Tanulástámogató anyagok

Online források

Pécs Miklós: Fermentációs feldolgozási műveletek, Typotex Kft. 2012, ISBN-13 978-963-2794-72-3; diagyűjtemény rendelkezésre áll a VBK Intraneten.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Biomérnöki műveletek és folyamatok: a fermentáció up-stream műveletei (tápoldatok, mikrobaszaporítás, termékképzés, sterilezés) Vegyipari műveletek: áramlástan és hőátadás, szűrés, ülepítés, centrifugálás, extrakció Fizikai kémia: termodinamika, egyensúlyok, reakciókinetika, adszorpció, diffúzió Analitika: kromatográfia Biokémia: fehérjék tulajdonságai

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: az adott félév végén záróvizsgázó hallgatók megajánlott jegyet szerezhetnek félévközi írásbeli számonkéréssel (ZH). b. A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga, több kisebb, az összefüggésekre irányuló kérdés. Az aláírás megszerzésének feltétele az előadások 80%-án való megjelenés. Pótlási lehetőségek: A szóbeli vizsgák pótlása a TVSz általános szabályai szerint történik. Konzultációk: hallgatói igény esetén egyedi egyeztetéssel.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Név: Beosztás: Tanszék, Int.: Dr. Pécs Miklós Dr. Fehér Csaba egyetemi docens egyetemi adjuntus Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék

Ajánlott tantárgyak

tanórákon: kb. 60 óra, otthoni felkészülés: kb. 90 óra.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Kar	Képzés	Tanterv	Mintatantervi jelleg	Elsődleges
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	biomérnöki	Biomérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	biomérnöki	Biomérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar	biomérnöki	Biomérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	Default Program	Default Curriculum	—	nem