Universitatea "Al. I. Cuza" Iaşi
Facultatea de Chimie
Catedra de Chimie Organică şi Biochimie

	P R O G R A M A   A N A L I T I C Ă

	a disciplinei BAZELE PROCESELOR BIOTEHNOLOGICE pentru
	studenţii specializării BIOCHIMIE TEHNOLOGICĂ - 4 ani din anul IV,
	semestrul I al anului universitar 2006  2007

	     Cod: CT4707, 6 credite                       
                                                                                      
		Total ore de curs: 3  14 = 42 ore
		Total ore de lucrări practice: 2  2  7 = 28 ore
                              Total ore de seminar: 2  1  7 = 14 ore

	A. OBIECTIVUL CURSULUI

	Precedat de disciplina pregătitoare cu acelaşi nume, din ultimul semestru al anului de studii anterior (III), de la secţia Biochimie Tehnologică - unde au fost prezentate noţiuni tehnologice elementare şi operaţii unitare fizico-chimice caracteristice oricărui proces biotehnologic - cursul de Bazele proceselor biotehnologice, care s-ar putea intitula şi Bazele proceselor tehnologice bioindustriale, are drept sarcină, în ultimul an de studii al secţiei (IV), prezentarea noţiunilor fundamentale ale biotehnologiei industriale, precum şi a câtorva aspecte principale ale unor bioprocese aplicate în tehnică.
	Scopul principal al acestei etape a cursului de Bazele proceselor biotehnologice este acela de a familiariza cursanţii cu aspectele cele mai generale ale unei biotehnologii şi de a induce capacitatea de înţelegere, pe baza acestor elemente, a oricărui bioproces tehnologic clasic abordat. Astfel, generalizarea şi esenţializarea caracteristicilor proceselor tehnologice din bioindustria convenţională (clasică), urmărite în acest curs, sunt destinate a înarma pe aceia care-l studiază cu potenţialitatea integrării în activitatea de întreţinere şi chiar conducere a oricărei biotehnologii de acest tip, desigur, după cunoaşterea tuturor elementelor ei specifice. 
	În condiţii normale, oricare dintre cursanţii care studiază această disciplină, după (sau în timpul) abordării şi a altor cursuri ale secţiei, mai ales acelea de biochimie şi microbiologie, ca şi a celorlalte biotehnologice, se poate considera apt de a păşi într-o carieră destinată coordonării şi - poate chiar - creării proceselor tehnologice la nivel bioindustrial. 
	Accentul teoretic pregnant, regăsit mai ales în partea a II-a, Biotehnologia generală - fundamentală, pentru o activitate prin excelenţă practică, arată caracterul fundamental al acestui curs, care încearcă să surprindă elementele cele mai generale ale ştiinţelor inginereşti, aflate la baza oricărei biotehnologii.
	Cu tot caracterul formativ, care s-a căutat a fi impus acestui curs, în ultimele părţi, sunt abordate succint, pentru exemplificare, dar nu numai, câteva procese fermentative clasice (epurarea apelor reziduale, fabricarea etanolului bioindustrial sau obţinerea biomaselor proteice) care îmbogăţesc cunoştinţele cursanţilor din domeniul bioproceselor tehnologice abordate în acest semestru şi în cel următor, la celelalte cursuri cu caracter biotehnologic.
	În concluzie, acest curs se doreşte a fi unul dintre acelea formatoare de specialişti în domeniul biotehnologic, care la intrarea în această ramură de activitate să deţină elementele fundamentale indispensabile orientării în ansamblul operaţiilor desfăşurate în cadrul oricărui proces tehnologic bioindustrial.

	B. CONŢINUTUL SI TEMATICA CURSULUI

	Introducere 
Definiţii, istoric, interferenţe cu alte discipline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 oră
	Partea I
Generalităţi, clasificări şi sistematizări legate de procesele biotehnologice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . total: 4,5 ore
    I.1. Tipuri de bioindustrii. Clasificare după natura factorilor biologici utilizaţi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 ore
    I.2. Principalele substraturi şi produse ale bioindustriei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ore
    I.2.1. Substraturile proceselor biotehnologice
    I.2.2. Principalele produse ale bioindustriei
    I.3. Factori (agenţi) biologici în bioconversia substrat – produs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ore
    I.3.1. Clasificarea factorilor biologici
    I.3.2. Agenţi biologici de perspectivă
	Partea a II-a
Biotehnologia generală – fundamentală . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  total: 31 ore
   II.1. Evaluarea proceselor biotehnologice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5 ore
   II.1.1. Necesitatea evaluării bioproceselor
   II.1.2. Criterii de evaluare a proceselor biotehnologice
   II.2. Utilizarea bilanţurilor de masă şi energie pentru caracterizarea proceselor biotehnologice  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,5 ore
   II.2.1. Randamente de transformare
   II.2.2. Stoechiometria bioproceselor
   II.2.3. Elemente de termodinamică ale proceselor biotehnologice
   II.3. Schema tehnologică universală a unui proces biotehnologic clasic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ore
   II.3.1. Principiile de schematizare a proceselor biotehnologice
   II.3.2. Schema de principiu universală a proceselor biotehnologice
   II.3.3. Tendinţe generale de evoluţie (viitoare) a concepţiei şi a componentelor schemei universale a bioproceselor tehnologice
   II.4. Procesele prefermentative ale biotehnologiilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,5 ore
   II.4.1. Transportul şi dozarea componentelor mediilor nutritive
   II.4.2. Pregătirea şi prepararea mediilor nutritive la nivel bioindustrial
   II.4.3. Procesele de sterilizare din biotehnologii
   II.5. Creşterea microorganismelor şi biosinteza produşilor secundari extracelulari  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 ore
   II.5.l. Ciclul de creştere a microorganismelor
   II.5.2. Biosinteza metaboliţilor prin consumarea substraturilor
   II.5.3. Modele matematice ale biosintezei produşilor secundari extracelulari
   II.5.4. Modele matematice ale creşterii microbiene
   II.5.3. Influenţa factorilor de mediu asupra creşterii microorganismelor şi biosintezei produşilor secundari (metaboliţilor)
   II.6. Sisteme de cultivare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,5 ore
   II.6.l. Bioreactorul discontinuu  - cultivarea în şarjă
   II.6.2. Cultivarea în regim continuu
   II.6.3. Sisteme de cultivare bioindustrială - bioreactoare industriale
   II.7. Obţinerea produselor  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ore
   II.7.l. Fracţionarea lichidului de cultură
   II.7.2. Dezagregarea biomasei
   II.7.3. Obţinerea concentratelor microbiene
   II.7.4. Obţinerea produselor finite cu grad diferit de purificare
	Partea a III-a
Apa în industria chimică şi biochimică . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . total: 3 ore
  III.1. Apa naturală  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 ore
  III .1.1. Apa în natură
  III.1.2. Compoziţia apei naturale
  III.2. Condiţionarea apei  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l oră
  III.2.1. Purificarea apelor naturale
  III.2.2. Corectarea calităţii apelor industriale
  III.3. Epurarea apelor uzate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l,5 ore
	Partea a IV-a
Biotehnologii de conversie a biomasei  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . total: 2,5 ore
   IV.l. Fermentaţia alcoolică (etanolică) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l,5 ore
   IV.l.l. Factori (agenţi) biologici
   IV.l.2. Materii prime
   IV.l.3. Parametrii biotehnologici
   IV.l.4. Procese bioindustriale de fermentaţie pentru fabricarea etanolului industrial
   IV.l.5. Obţinerea alcoolului etilic  din materii celulozice
   IV.2. Fermentaţia acetobutirică . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0,5 ore
   IV.3. Bioconversia anaerobă a biomasei – biogazul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 ore -------------------------------------------
Totalul general al orelor de curs: 42 ore 

	
	C. SISTEMUL DE EVALUARE A CURSANTULUI

	Studenţii care urmează prezentul curs, efectuând şi lucrările practice de laborator aferente acestuia, îşi vor prezenta nivelul cunoştinţelor acumulate printr-un examen scris. Teza va cuprinde, pe parcursul a trei ore, şase subiecte, din care cinci vor fi obligatorii (unul dinte cele şase putând fi eliminat, la alegere); acestea fiind împărţite în două categorii: trei cu un grad crescut de generalitate şi trei ceva mai specifice. Notarea se va efectua de la l (respectiv, de la 2, pentru cei cu o prezenţă corespunzătoare – cel puţin 80% – la cursuri) până la l0, pentru fiecare subiect abordat, media primelor cinci aprecieri, cele mai mari, va fi nota tezei. Nota finală va fi afectată în proporţie de 45  50 % de strădaniile depuse de fiecare student în activitatea practică de laborator şi seminar, din timpul semestrului; acestea fiind consemnate pe parcursul tuturor şedinţelor periodice de laborator sau seminar.

	D. BIBLIOGRAFIA CURSULUI

 l. A. H. Scragg (editor) - Biotechnology For Engineers - Biological  Systems in Technological Processes, John Wiley & Sons - Sheffield, England, l988.
 2. P. Raicu (coordonator) - Biotehnologii moderne, Editura Tehnică, Bucureşti, l990.
 3. I. Anghel (coordonator) - Biologia şi tehnologia drojdiilor, Editura Tehnică, Bucureşti, vol.II l99l, vol.III l993.
 4. G. Mencinicopschi, I. Kathrein, V. Teodoru - Biotehnologii în prelucrarea produselor agroalimentare, Editura Ceres, Bucureşti, 1987.
 5. M. D. Nicu (coordonator) - Bazele teoretice ale bioingineriei şi biotehnologiei, Editura Garamond, Bucureşti, l996.
 6. U. Viesturs, I. Smite şi A. Zilevica - Biotehnologie - agenţi biotehnologici, tehnologii, aparatură, Editura Ceres, Bucureşti, l99l.
 7. C. Oniscu - Tehnologia produselor de biosinteză, Editura Tehnică, Bucureşti, l978.
 8. C. Oniscu - Chimia şi tehnologia medicamentelor, Editura Tehnică, Bucureşti, l988.
 9. C. Dăescu - Chimia şi tehnologia medicamentelor, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, l994.
10. A. Sasson - Biotehnologiile - sfidare şi promisiuni, Editura Tehnică, Bucureşti, l988.
11. A. Sasson - Biotehnologii şi dezvoltare, Editura Tehnică, Bucureşti, l993.
12. I.N.I.D. - Colecţia date şi informaţii - Biotehnologii, fasc. I şi II, Bucureşti, l993.
13. S. Oprea şi E. Dumitriu - Tehnologie chimică organică, vol.I, Editura Tehnică, Bucureşti, l992.
14. F. Deneuville - Génie fermentaire, Doin Éditeurs, Paris, France, l991.
15. M. Larpent-Gourgand şi J. J. Sanglier - Biotechnologies - Principes et méthodes, Doin Editeurs - Paris, France, l992.
16. A. Vasile – Bazele proceselor biotehnologice – Partea I, Editura Universităţii “Al. I. Cuza”, Iaşi, 1998.
17. C. Banu (coordonator) - Biotehnologii în industria alimentară, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.
18. Ş. Jurcoane - Biotehnologii: fundamente, bioreactoare, enzime, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.
19. M. Alexandroaei – Biotehnologii în industria farmaceutică, Editura Performantica, Iaşi, 2001.
20. C. Oniscu şi D. Caşcaval – Inginerie biochimică şi biotehnologie, 1. Ingineria proceselor biotehnologice, Inter Global, Iaşi, 2002.
21. C. Oniscu, D. Caşcaval şi A.-I. Galaction – Inginerie biochimică şi biotehnologie, 2. Bioreactoare, Inter Global, Iaşi, 2002. 
22. E. Dumitriu – Biocataliza introducere în structura, activitatea şi aplicaţiile enzimelor, Editura VIE, Iaşi, 2003.
23. E. Popovici – Biotehnologii din industia alimentară, Editura Performantica, Iaşi, 2004.
24. Ş. Jurcoane (coordonator) – Tratat de Biotehnologie, vol. I, Editura Tehnică, Bucureşti, 2004.
25. A.-I. Galaction şi D. Caşcaval – Metaboliţi secundari cu aplicaţii farmaceutice, cosmetice şi alimentare, Casa de editură Venus, Iaşi 2006.

	E. CONŢINUTUL SI TEMATICA LUCRĂRILOR PRACTICE DE LABORATOR

	1. Şedinţa I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Protecţia muncii în laboratoarele de biotehnologie şi microbiologie industrială.
 - Determinarea durităţii apei.
 - Dedurizarea apei cu schimbători de ioni.
	2. Şedinţa a II-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Măsurarea vâscozităţii mediilor nutritive şi de cultură.
 - Influenţa temperaturii şi concentraţiei asupra vâscozităţii acestora.
	3. Şedinţa a III-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Determinarea activităţii soluţiilor de penicilină
 - Procesul de inactivare a penicilinelor
	4. Şedinţa a IV-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Extracţia fizică a penicilinelor
 - Cristalizarea sărurilor penicilinei G prin distilarea azeotropă a apei
	5. Şedinţa a V-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Obţinerea etanolului industrial prin fermentaţia alcoolică a hidrolizatelor amidonoase.
	6. Şedinţa a VI-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Influenţa temperaturii asupra procesului fermentaţiei alcoolice a hidrolizatelor amidonoase.
	7. Şedinţa a VII-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2  2 ore
 - Epurarea biologică cu nămol activ a apelor uzate
-------------------------------------------------------------------
Totalul general al orelor lucrărilor practice de laborator: 28 ore

	Notă: Şedinţele a III-a şi a IV-a vor fi efectuate (eventual) la Societatea Comercială "ANTIBIOTICE" S.A. Iaşi, iar cea de-a VII-a la Staţia de epurare a apelor uzate din municipiul Iaşi.

	F. BIBLIOGRAFIA LUCRĂRILOR PRACTICE DE LABORATOR

1. Gh. Mihăilă (coordonator) - Îndrumar de lucrări practice de tehnologie chimică, I. P. Iaşi, Facultatea de Tehnologie Chimică, l987.
2. Gh. Mihăilă şi N. C. Lungu - Lucrări practice de tehnologie chimică generală - Operaţii unitare, Editura Universităţii "Al. I. Cuza" Iaşi, l993.
3. C. Oniscu (coordonator) - Biotehnologie şi bioinginerie - Îndrumar pentru lucrările de laborator, U. T. "Gh. Asachi" Iaşi, Facultatea de Chimie Industrială, l995.
4. A. Savin - Lucrări practice la disciplina Biotehnologia produselor alimentare, U. T. "Gh. Asachi" Iaşi, Facultatea de Chimie Industrială, 1994.
5. F. Deneuville - Génie fermentaire - Travaux pratiques, Doin Editeurs - Paris, France, l992.
6. A.-I. Galaction şi D. Caşcaval – Metaboliţi secundari cu aplicaţii farmaceutice, cosmetice şi alimentare, Casa de editură Venus, Iaşi 2006.

	Notă: Lucrările practice de laborator la disciplina Bazele proceselor biotehnologice sunt, deocamdată, prezentate în referate de laborator individuale.

	G. DISCIPLINE CARE TREBUIE PARCURSE ÎN PREALABIL

		Obligatorii:
	- Elemente de tehnologie chimică: materii prime, energie, operaţii unitare, aparate şi utilaje, toate specifice bioindustriei (prima parte a acestui curs).
		Recomandate:
	- Microbiologie - agenţi biologici.
	- Enzimologie - cataliza biochimică omogenă şi heterogenă.

		Iaşi, 01 octombrie 2006

                                                                                                                                        Titular de disciplină,
                                                                                                                  Lect. ing. dr. chim. Neculai - Cătălin Lungu