Развитие биотехнологий – сложная и масштабная задача. Признание биотехнологии одной из ключевых критических технологий – это мировая тенденция. Общество связывает появление новых технологий получения качественных продуктов питания, новых материалов, моторного топлива нового поколения, новых способов переработки отходов и ликвидации последствий от загрязнений именно с достижениями в этой сфере.

Татарстан собирается широко внедрять современные биотехнологии в ключевые отрасли экономики республики, для чего принята целевая программа «Развитие биотехнологий в Республике Татарстан на 2010-2020 годы». Программа разработана по инициативе ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг» при участии Общества биотехнологов России. Реализация программы открывает перед республикой и ее экономикой колоссальные возможности. Одним из ожидаемых результатов реализации Программы является возникновение на базе успешных биотехнологических производств биотехнологического кластера «Татбиорегион», интегрированного в экономику Республики Татарстан.

Магистерская программа «Технология, оборудование и автоматизация биотехнологических производств» по направлению подготовки 240700 Биотехнология отражает междисциплинарный характер биотехнологических исследований и, наряду с фундаментальными разделами биотехнологии, включает уникальные курсы, направленные на подготовку специалистов широкого профиля. К числу таких курсов относятся:

• инновационные технологии в биотехнологическом производстве,
• специализированное оборудование биотехнологических производств,
• интегрированные системы управления технологическими процессами,
• технико-экономический анализ биотехнологических производственных систем и др.

Программа ориентирует магистрантов на выполнение научных исследований и подготовку магистерских диссертаций по следующим направлениям:

• развитие методологии оптимального проектирования оборудования на базе сопряженного физического и математического моделирования;
• разработка и проектирование специализированного ферментационного оборудования;
• разработка технологических схем для оборудования и производства в области биотехнологии;
• исследование и моделирование энергоэффективных процессов с совмещением технологических стадий;
• исследование и моделирование процессов утилизации промышленных выбросов в окружающую среду;
• создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать характер изменения свойств сырья в процессе его биотрансформации и получать продукцию с заданными качественными характеристиками;
• разработка процессов рециклирования вторичных материалов биотехнологических производств с использованием микроводорослей;
• разработка научно-технической документации и технологических регламентов на производство биотехнологической продукции.

Программа включает общие обязательные дисциплины по направлению и специальные курсы:

• Современные проблемы биотехнологии
• Информационные технологии в науке и образовании
• Экономика, менеджмент и инновации в биотехнологии
• Деловой иностранный язык
• Философские проблемы естествознания
• Методологические основы исследований в биотехнологии
• Инновационные технологии в биотехнологическом производстве
• Математическое моделирование биотехнологических процессов
• Специализированное оборудование биотехнологических производств
• Интегрированные системы управления технологическими процессами
• Технико-экономический анализ биотехнологических производственных систем
• Оптимизация биотехнологических производств
• Оценка воздействия на окружающую среду предприятий биотехнологического комплекса и экологическая экспертиза
• Основы научных исследований, организация и планирование эксперимента

Занятия с магистрантами проводятся на базе Института пищевых производств и биотехнологии. Лекции, лабораторные и семинарские занятия проводятся в аудиториях института.

Магистранты осуществляют практические и научно-исследовательские работы в следующих лабораториях:

• Лаборатория «Инженерные проблемы биотехнологии» (зав. лаб. – к.т.н. Мухачев С.Г., к. Д-310, Д-312). Изучение типовых биотехнологических процессов, в частности процесса получение чистой культуры спиртовых дрожжей. Изучение гидродинамических и массобменных процессов в аппаратах. Стерилизация технологических потоков (питательной среды, технологического воздуха). Изучение биотехнологических процессов, проведение автоматизированных процессов непрерывного и периодического культивирования

Оборудование.

• Модуль биореакторный лабораторный;
• Модуль биореакторный лабораторный с аппаратом вытеснения;
• Модуль биореакторный лабораторный гидролизер;
• Газоанализатор О2 и СО2 «Гамма-100»;
• Анализатор комбинированный рН и рО2 мультитест;
• Установка для моделирования процесса биологической очистки сточных вод;
• Спектрофотометр инфракрасного диапазона IRAffinity Shimadzu;
• Установка автоматическая для перегонки с паром по Кьельдалю Pro-Nitro A;
• Установка для получения сверхчистой деионизированной воды Milli-Q Advantage S.Kit;
• Центрифуга лабораторная с охлаждением Rotina 38R.

Учебный процесс обеспечен необходимыми учебниками, справочной и периодической литературой (не менее 1 экземпляра на студента).

Примерный перечень тем для магистерских диссертаций.

• Разработка адаптационных алгоритмов управления процессом культивирования продуцентов спиртов.
• Контуры и алгоритмы управления бродильными процессами.
• Оптимизация питательных сред и режимов культивирования микроорганизмов с использованием алгоритмов ситуационного управления.
• Исследование массообмена кислорода в процессах микробиологического синтеза.
• Исследование процесса получения питательных сред для биотехнологических производств на основе кислотных гидролизатов растительных отходов.
• Разработка методов оперативной диагностики микробиологических процессов.
• Разработка установки измерения доброкачественности гидролизатов растительных отходов как вторичных материальных ресурсов.
• Интенсификация процессов утилизации жидких отходов химических и пищевых производств.
• Интенсификация переработки зернового сырья в производстве этилового спирта с использованием ферментов.
• Экспериментальное определение параметров технологических процессов, необходимых для оптимального проектирования сложных безотходных технологических систем с оборотными циклами воды и других компонентов.
• Разработка тест-систем оценки биологической доброкачественности гидролизатов и ферментолизатов.
• Разработка лабораторных регламентов на производство биотехнологической продукции с использованием плотных культур и интенсивных режимов.

Список научных работ, опубликованных по тематике магистерской программы:

1. Нуртдинов Р.М., Мухачев С.Г., Валеева Р.Т., Емельянов В.М. Высокотемпературный гидролиз растительного сырья. Вестник КГТУ, 2011, №10, С. 204-208.
2. В.М. Емельянов, С.Г. Мухачев, А. С. Сироткин Совершенствование микробиологических технологий на основе специализированных систем автоматизации научных исследований. Вестник КГТУ, 2010, №4, С. 105-119.
3. Пат. 2021849. Перемешивающее устройство для многофазных сред / С. Г. Мухачев, Р. И. Валеев, Ш. Г. Еникеев и др. – опубл. 30.10.1994.
4. А.С. 4453123/13 Способ получения L-лизина / В. М. Емельянов, Л. А. Музыченко, И. С. Владимирова и др., заявл. 28.12.89.
5. Emelyanov V. M., Sakhno T. V., Kurashov V. M., Skvortsov A. P. Recovery of Soil Become Degraded Owing to Simultaneous Contamination With Petroleum and Salted With Oil-Production Waters. ConSoil 2000, Seventh International FZK/TNO conference on contaminated soil, Germany, 2000. p. 1240-1241.
6. Emelyanov V. M., Sakhno T. V., Kurashov V. M. Intensification of oil spills biogegradation based on the controlling of the electrokinetic characteristics of biopolymers of hydrogencarbondegrading microorganisms. ISEB 99-Meeting Biopolymers. 2-5 March, 1999, Leipzig, Germany. 1999. p. 50.
7. Филиппова Н. К. Разработка интенсивной технологии аэробного культивирования чистой культуры спиртовых дрожжей Sacch. cerev. / Н. К. Филиппова, В. М. Емельянов, И. С. Владимирова, Р. Т. Валеева // Биотехнология, 2002, №1, С. 49-53.
8. Емельянов В. М. Аппаратурно-технологическое оформление участка аэробной генерации спиртовых дрожжей. / В. М. Емельянов, Ю. П. Александровская, Р. Ш. Еналеев и др. // III междунар. научно-практич. конф., посвященная 70-летию создания ВНИИ пищевой биотехнологии. Тез. докл. – М.: Пищпром, 2001. – С. 72-76.
9. Владимирова И. С. Интенсивная технология дрожжегенерации / И. С. Владимирова, Н. К. Филиппова, В. М. Емельянов, Р. Т. Валеева // 1-Международный конгресс «Биотехнология – состояние и перспективы развития». Тез.докл. – М.: 2002. – С. 64-70.
10. Емельянов В. М. Биотехнологический комплекс участка чистой культуры спиртовых дрожжей / В. М. Емельянов, И. С. Владимирова, Ю. П. Александровская и др. // 1-й Международный конгресс «биотехнология – состояние и перспективы развития». Тез. докл. – М., 2002. – С. 45-47.
11. Мухачев С.Г. Кинетика аэробного культивирования спиртовых дрожжей в мембранном биореакторе / С. Г. Мухачев, Ю. П. Александровская, Н. К. Филиппова, В. М. Емельянов // Вестник КГТУ. – Казань, 2003, №2. – С.168-172.
12. Мухачев С. Г. Аэробное выращивании посевной культуры сахаромицетов в биореакторе с мембранной стерилизацией кислорода / С. Г. Мухачев, В. М. Емельянов, Ю. П. Александровская // Биотехнология, 2005. № 3. – С.71-78.
13. Аппаратурное оснащение и совершенствование аэробных технологий получения посевных материалов. Разработка инокулятора вытеснения с мембранным устройством стерилизации кислорода: Отчет о НИР / № ГР. 01200610996; инв. № 02.2.007 04215.- Казань, ООО «Биотехпродукция», 2007. – 50 с.
14. Валеева Р. Т. Использование спиртовых дрожжей в производстве кормовых препаратов на основе барды / Р. Т. Валеева, С. Г. Мухачев, В. М. Емельянов и др. // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2006, № 4. – С. 20-21.
15. Мухачев С. Г., Валеева Р. Т. Расчет материального баланса цеха кормовых дрожжей // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2007, №1. – С. 8-9.
16. Сироткин А. С. Современные технологические концепции аэробной биологической очистки сточных вод / А. С. Сироткин, С. А. Понкратова, М. В. Шулаев. – Казань, 2002. – 163 с.

Магистерская программа обеспечена аспирантурой (специальность 03.01.06 – Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)).