Inżynieria biochemiczna

Bioreaktor

Inżynieria biochemiczna , znana również jako inżynieria bioprocesowa , jest dziedziną nauki wywodzącą się z inżynierii chemicznej i inżynierii biologicznej . Zajmuje się głównie projektowaniem, budową i rozwojem procesów jednostkowych , które obejmują organizmy biologiczne (takie jak fermentacja ) lub cząsteczki organiczne (często enzymy ) i ma różne zastosowania w obszarach zainteresowania, takich jak biopaliwa , żywność, farmaceutyki , biotechnologia i woda procesy leczenia. Rolą inżyniera biochemika jest zebranie odkryć opracowanych przez biologów i chemików w laboratorium i przełożenie ich na proces produkcyjny na dużą skalę.

Historia

Od setek lat ludzie wykorzystują reakcje chemiczne organizmów biologicznych do tworzenia dóbr. W połowie XIX wieku Louis Pasteur był jedną z pierwszych osób, które przyjrzały się roli tych organizmów, badając fermentację. Jego praca przyczyniła się również do zastosowania pasteryzacji, która jest stosowana do dziś. Na początku XX wieku wykorzystanie mikroorganizmów rozszerzyło się i było wykorzystywane do wytwarzania produktów przemysłowych. Do tego momentu inżynieria biochemiczna nie rozwinęła się jeszcze jako dziedzina. Dopiero w 1928 roku, kiedy Alexander Fleming odkrył penicylinę, powstała dziedzina inżynierii biochemicznej. Po tym odkryciu pobrano próbki z całego świata, aby kontynuować badania nad charakterystyką drobnoustrojów z miejsc takich jak gleba, ogrody, lasy, rzeki i strumienie. Obecnie inżynierów biochemików można spotkać w różnych gałęziach przemysłu, od żywności po farmaceutyki. Wynika to z rosnącej potrzeby wydajności i produkcji, która wymaga wiedzy o tym, jak układy biologiczne i reakcje chemiczne oddziałują na siebie i jak można je wykorzystać do zaspokojenia tych potrzeb.

Edukacja

Inżynieria biochemiczna nie jest kierunkiem oferowanym przez większość uniwersytetów i zamiast tego w większości przypadków jest obszarem zainteresowania na kierunku inżynieria chemiczna. Wiadomo, że następujące uniwersytety oferują stopnie naukowe z inżynierii biochemicznej:

Aplikacje

Zastosowania inżynierii biochemicznej

Biotechnologia

Biotechnologia i inżynieria biochemiczna są ze sobą ściśle powiązane, ponieważ inżynierię biochemiczną można uznać za poddział biotechnologii. Jednym z głównych obszarów zainteresowania biotechnologii jest dziedzina medycyny, w której inżynierowie biochemiczni projektują farmaceutyki, sztuczne narządy, urządzenia biomedyczne, czujniki chemiczne i systemy dostarczania leków. Inżynierowie biochemicy wykorzystują swoją wiedzę o procesach chemicznych w systemach biologicznych, aby tworzyć namacalne produkty poprawiające zdrowie ludzi. Konkretne obszary badań obejmują inżynierię metaboliczną, enzymatyczną i tkankową. Badanie kultur komórkowych jest szeroko stosowane w inżynierii biochemicznej i biotechnologii ze względu na liczne zastosowania w opracowywaniu paliw naturalnych, poprawie wydajności produkcji leków i procesów farmaceutycznych, a także tworzeniu leków na choroby. Inne medyczne zastosowania inżynierii biochemicznej w biotechnologii to testy genetyczne i farmakogenomika .

Przemysł spożywczy

Inżynierowie biochemiczni koncentrują się przede wszystkim na projektowaniu systemów, które poprawią produkcję, przetwarzanie, pakowanie, przechowywanie i dystrybucję żywności. Niektóre powszechnie przetwarzane produkty spożywcze obejmują pszenicę, owoce i mleko, które poddawane są procesom, takim jak mielenie, odwadnianie i pasteryzacja, aby stać się produktami, które można sprzedać. Istnieją trzy poziomy przetwarzania żywności : pierwotny, wtórny i trzeciorzędny. Pierwotne przetwarzanie żywności obejmuje przekształcanie produktów rolnych w inne produkty, które można przekształcić w żywność, wtórne przetwarzanie żywności to wytwarzanie żywności z łatwo dostępnych składników, a trzeciorzędne przetwarzanie żywności to komercyjna produkcja żywności gotowej do spożycia lub podgrzania i podania. Suszenie, marynowanie, solenie i fermentacja żywności były jednymi z najstarszych technik przetwarzania żywności stosowanych do konserwacji żywności poprzez zapobieganie psuciu się drożdży, pleśni i bakterii. Metody konserwowania żywności ewoluowały, aby sprostać obecnym standardom bezpieczeństwa żywności, ale nadal wykorzystują te same procesy, co w przeszłości. Inżynierowie biochemiczni pracują również nad poprawą wartości odżywczej produktów spożywczych, takich jak złoty ryż, który został opracowany w celu zapobiegania niedoborom witaminy A w niektórych obszarach, w których był to problem. Wysiłki zmierzające do rozwoju technologii konserwowania mogą również zapewnić trwałe zachowanie składników odżywczych podczas przechowywania żywności. Opakowanie odgrywa kluczową rolę w przechowywaniu i zapewnianiu bezpieczeństwa żywności poprzez ochronę produktu przed zanieczyszczeniem, fizycznym uszkodzeniem i manipulacją. Opakowania mogą również ułatwić transport i podawanie żywności. Częstym zadaniem inżynierów biochemików pracujących w przemyśle spożywczym jest projektowanie sposobów przeprowadzania wszystkich tych procesów na dużą skalę w celu zaspokojenia potrzeb populacji. Obowiązki na tej ścieżce kariery obejmują projektowanie i przeprowadzanie eksperymentów, optymalizację procesów, konsultacje z grupami w celu opracowania nowych technologii oraz przygotowywanie planów projektów dotyczących sprzętu i obiektów.

Zobacz też

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biochemical_engineering&oldid=1124708957 ”