Processteknik och tillämpad biovetenskap
Institutionen för processteknik och tillämpad biovetenskap bildades i januari 2024 efter en sammanslagning av Institutionen för kemiteknik och Institutionen för livsmedelsteknik. Välkommen till en institution som tar sig an ett brett spektrum av forskningsfrågor, ger utbildningar som är efterfrågade av arbetsmarknaden och samarbetar i en internationell miljö. Många av våra forskare och lärare arbetar i global framkant inom kemiteknik, livsmedelsteknik och formulering av läkemedel. Vi har en avancerad forskningsinfrastruktur och driver flera projekt tillsammans med industrin. En gemensam drivkraft är den nyfikenhet som leder till tekniska innovationer och vetenskapliga genombrott. Våra studenter är framtidens problemlösare – hos oss läggs grunden för en yrkeskarriär som leder till många valmöjligheter.
Vår forskning omfattar många olika områden som tillsammans utgör en holistisk ansats för att främja teknologiska framsteg och samtidigt ta hänsyn till miljön, människors hälsa och samhällets behov. Genom att fokusera på processer, produkter, människan och miljön strävar vi efter att skapa en positiv inverkan på flera nivåer. Vårt mål är en hållbar och innovativ forskning som möter dagens och framtidens utmaningar. FNs globala mål för Institutionen: 2 Ingen hunger, 3 God hälsa och välbefinnande, 6 Vatten och sanitet, 7 Hållbar energi, 11 Hållbara städer och samhällen, 12 Hållbar konsumtion och produktion, 13 Bekämpa klimatförändringarna
Kemiteknik
Kemiteknik handlar om att analysera och utforma kemiska processer. Kunskapen behövs inom de flesta industrigrenar och produktområden, inte minst för att lösa angelägna miljö- och energifrågor.
Avdelningen sysselsätter ca 65 personer. Den huvudsakliga undervisningen bedrivs på civilingenjörsprogrammen Kemiteknik, Bioteknik, Ekosystemteknik och Väg- och vattenbyggnad.
Forskningen har ett brett tillämpningsområde inom kemitekniska och biotekniska processer. Vi har följande forskningsområden:
Avancerad processteknik för resurseffektiv produktion
Vid produktion av produkter önskar vi att utnyttja råvara, energi och utrustning optimalt för att uppnå önskad produktkvalitet och produktionshastighet. Detta är en komplex uppgift.
Avancerad processteknik innebär att först ta fram en pålitlig matematisk modell av processen, som sedan används för att testa olika produktionssätt, (med hjälp av datorer), för att fastslå det bästa sättet.
Forskarna tittar speciellt på nedströmsprocesser för biologiska läkemedel, för att ta fram produktionssätt som robust uppfyller reningskrav och samtidigt finner optimala driftsbetingelser. Pågående forskning är riktad mot integrerade kontinuerliga nedströmsprocesser, dess stödsystem samt automations- och styrsystem. Främst studeras produktion av peptider mot diabetes, antikropp mot cancer, vacciner samt läkemedel för genterapi.
Bioraffineraderi
Tillverkning av kemikalier från biomassa: I forskningen används olika typer av biomassa, främst lignocellulosa, som råvara för framställning av kemikalier. Omvandlingen kan ske med både termokemiska och biokemiska processer. Fokus ligger på att förbättra processerna vid framställning av plattformskemikalier, som i sin tur kan användas som utgångsmaterial för en mängd olika slutprodukter.
Produktion av biobränsle: Biobränsle behövs för att minska de globala koldioxidutsläppen. Etanol, biogas och biovätgas från lignocellulosa samt produktion av grön gasol från biprodukten glycerol är det som främst studeras i forskningen.
Rening och koncentration av makromolekyler: Komponenterna som fraktioneras kan ha sitt ursprung i existerande industriella processer eller vara framtagna i någon av våra förbehandlingsreaktorer. Fokus i forskningen är att skapa resurseffektiva separations- och fraktioneringsprocesser som kan implementeras i nutida och framtida bioraffinaderier.
Katalys och ytreaktioner
Forskargruppen använder avancerade synkrotronbaserade spektroskopitekniker och laserdiagnostik för in situ- eller operandomätningar av ytreaktioner. Vårt främsta mål är att få en grundläggande förståelse för dessa reaktioner vilket ger värdefulla insikter om katalysatorprestanda och materialbeteende.
Med särskild fokus på material och funktioner som är relevanta för industrin strävar vi efter att överbrygga klyftan mellan grundläggande forskning och industriella tillämpningar. Katalysatorer spelar en nyckelroll i den tekniska utvecklingen av vårt samhälle, och på så sätt kan forskningsområdet bana väg för en hållbar framtid.
Koldioxidinfångning
Absorption av koldioxid förekommer i flera processer, exempelvis vid produktion av biogas eller syntetisk naturgas, och i kemisk industri.
Koldioxidinfångning kan också användas för Carbon Capture and Storage i industriella processer och för kraft- och värmeproduktion.
Koldioxidinfångning genom absorption är en energikrävande process. Forskningen vid Avdelningen för kemiteknik fokuserar på att utveckla nya och energisnåla system för absorption av koldioxid. Detta möjliggör användandet av överskottsvärme i processen vilket minskar kostnaden avsevärt. Forskning på befintliga system för absorption av koldioxid bedrivs också med syfte att utveckla processer som kräver mindre energi.
Membranteknologi
Forskningen har starkt fokus på kopplingen mellan vatten, energi och livsmedel.
Verksamheten i gruppen omfattar både grundläggande och tillämpad forskning. I synnerhet utveckling av membranprocesser för industriella tillämpningar, fouling och rengöring för både konventionella tryckdrivna processer, men också nya membranprocesser som pervaporation, elektrodialys, membrandestillation och forward osmosis.
Vatten- och avloppsteknik
Forskningen handlar om den urbana infrastrukturen för vatten- och avloppsteknik, där några av kärnområdena är avskiljning av svårnedbrytbara ämnen, återanvändning av renat avloppsvatten samt hantering och rening av dagvatten.
Framtidens reningsverk förväntas klara skärpta utsläppskrav, samt nya krav på utsläpp av svårnedbrytbara föroreningar. Samtidigt eftersträvas energieffektiva reningsmetoder och minskade utsläpp. Avloppsvatten betraktas alltmer som en resurs som möjliggör återvinning av energi, näringsämnen och vatten.
Vatten- och avloppsbranschen står därför inför stora utmaningar. Inte sällan efterfrågas kompakta stadsintegrerade lösningar vilket ytterligare ökar komplexiteten.
Nyckelord: etanol, bioetanol, katalys, membranteknik, partikelteknologi, processimulering, separationsprocesser, systemanalys, avloppsvattenrening, vattenförsörjnings- och avloppsteknik, VA-teknik, läkemedelsteknologi
Livsmedel och läkemedel
Forskningen på vår avdelning möter frågeställningar med relevans för livsmedelsindustrin, läkemedelsindustrin och andra närliggande branscher. Forskningen omfattar även systemaspekter på livsmedelsproduktion och konsumtion i samhället.
Avdelningen sysselsätter ca 65 personer. Undervisning ges på programmen för bioteknik och kemiteknik, samt på kandidatutbildningen för livsmedelsteknik.
Forskningen har ett brett tillämpningsområde. Vi har följande forskningsområden:
Framväxande teknologier
Forskarna främjar kunskap inom elektroteknik och vakuumimpregnering, forskningen är inriktad på att identifiera optimala mekanismer för impregnering av funktionella molekyler i ätbara växter, samt att förbättra förståelsen för metabola effekter.
Teknologierna är viktiga för att förbättra frystolerans, kvaliteten på aromatiska torkade örter och hållbarheten för färska, förpackade grönsaker, samt öka jordbrukets produktivitet.
Fermentering av växtbaserade livsmedel
Fermentering av livsmedel är en traditionell processteknik som förbättrar livsmedlens hållbarhet, smak och näringsprofil. I vår forskargrupp fokuserar vi på fermentering för att minska "antinutritionella föreningar" i växtbaserade livsmedel. Vår expertis omfattar en djup förståelse av interaktionerna mellan fytater och viktiga mineraler som zink och järn.
Grundläggande livsmedelsteknik
Forskningen vill öka den grundläggande förståelsen för all teknisk livsmedelstillredning, oavsett om den sker i hemmet eller i en stor fabrik. Traditionellt ligger dock fokus på industriell livsmedelsproduktion. Vi bygger förståelse genom att kombinera experimentella metoder, kemi, fysik, ingenjörskunnande och matematisk modellering. Vi driver forskningsprojekt som sammanför tillämpade livsmedelstekniska utmaningar inom livsmedelsindustrin med metoder, teorier och experimentella tekniker från mer grundläggande discipliner. En nyckel för att uppnå detta är att bygga starka tvärvetenskapliga samarbete.
För närvarande är mekanistiska undersökningar av emulgeringsanordningar vårt starkaste område. Vi delar en övertygelse om att ett mer hållbart, resurseffektivt och högkvalitativt livsmedelssystem är omöjligt utan en djupare grundläggande förståelse.
Mejeriteknologi och processing
Mejerigruppen arbetar inom mejeriteknologi och mejeriprocesser. Forskningen fokuserar på teknologiska och processtekniska aspekter på mjölk och mjölksystem med huvudsakliga forskningsområden inom mjölkkvalitet och genomik, sammansättning och struktur av mjölk och mejeriprodukter, mejeriprocessing samt nutrition och hälsa. Forskningsintressen är exempelvis: genetiska markörer för mjölkkvalitet och funktionalitet, mjölkkomponenters kemiska/fysikaliska egenskaper, mjölkens hälsoeffekter, interaktioner mellan mjölkkomponenter och ingrediensfunktionalitet, proteindenaturering, aggregering och gelbildning, mikrostruktur av mejeriemulsioner och mejeriprodukter, adsorption, fouling och rengöring, samt ost, yoghurt, grädde och pulverteknologi och processing.
Processning av växtprotein
Forskargruppen isolerar och koncentrerar växtprotein, företrädelsevis från restströmmar. Visionen är att använda restströmmar i jordbruket, bearbeta dessa och skapa nya livsmedelsprodukter på sådant som annars hade blivit djurfoder eller använts till förbränning.
Exempel på råmaterial i forskningen är rapsfrökaka, hampafrökaka, havrekli och den fiberrika resten som blir kvar efter produktion av havremjölk. Forskning sker i både labbskala och pilotskala med fokus på effektiva processer som är uppskalningsbara till industriell produktion. De senaste åren har fokus legat på extrudering, en process där högt tryck och temperatur åstadkommer texturförändringar i livsmedel. Exempel på extruderade produkter är köttanaloger och snacks. Extrudering av köttanaloger är ett relativt nytt fält och vi försöker ta reda hur råmaterialets egenskaper påverkar texturen på köttanalogerna.
Formuleringsteknologi
Forskning bedrivs för att förbättra produktfunktionalitet genom att kombinera rätt ingredienser och processer. Vi arbetar med livsmedel och farmaceutiska produkter, men kunskapen vi får är tillämpbar inom bredare områden som kosmetika och materialvetenskap.
Forskningen baseras på två teknikområden: yt- och kolloidvetenskap samt pulverteknologi. Gruppen arbetar både med flytande, halvfasta och fasta formuleringar. Vi undersöker hur strukturen hos komplexa formuleringar påverkar viktiga egenskaper hos en produkt, såsom stabilitet, frisättning av ämnen i olika miljöer samt smak och konsistens hos livsmedel. Vi har också ett starkt intresse av att använda och utveckla olika karakteriseringstekniker för att förstå formuleringens struktur, exempelvis synkrotron- och neutronspridning, asymmetrisk flödesfraktionering, reologi, yttekniker och partikelkarakterisering.
Livsmedelshygien
Forskningen har inriktning både mot medicin och livsmedelshygien. En gemensam nämnare är skadliga och hälsofrämjande bakterier och hur de på olika sätt påverkar vårt välbefinnande.
Tarmfloran har fått allt större uppmärksamhet inom forskning, och intag av probiotika och fermenterade livsmedelsprodukter har visat sig leda till betydande förbättringar på bakteriernas sammansättning i tarmen, tarmens genomsläpplighet och immunsystemets funktioner.
Samtidigt är livsmedelsburna sjukdomar ett växande globalt problem. För oss människor är kopplingen mellan kosten, immunförsvaret och tarmfloran av stor vikt och forskarna identifierar olika typer av bakterier i både människa och i livsmedel, som är förknippade med hälsa och sjukdomsutveckling. Identifiering och karakterisering av naturliga, fördelaktiga bakterier används också för att utveckla hälsosammare och mer hållbara livsmedelssystem och produkter.
Tillämpad näringslära
Livsmedel och dieter är den viktigaste faktorn i utvecklingen av livsstilsrelaterade sjukdomar såsom hjärt-kärlsjukdomar och undernäring. Inom detta breda område arbetar forskarna för att undersöka följande:
Livsmedel och dieter som förebyggande åtgärder mot kardiometaboliska sjukdomar och metabolisk och/eller tarmmikrobiota-relaterad kognitiv nedsättning.
Biotillgänglighet av näringsämnen och bioaktiva föreningar, minimering av de antagonistiska effekterna av antinutritionella föreningar i livsmedel genom val av råvaror och bearbetning.
Interaktioner mellan tarmflorans sammansättning, neuroinflammation och utveckling av neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom.
Kostens och mikrobiotans effekter på tarmhälsan och tarm-blodbarriärens funktioner i förhållande till smältbarhet, näringsabsorption, livsmedelstoxicitet och immunsvar.
Hälsa och samhälle
Inom detta forskningsområde undersöker vi hur produkter och människor interagerar i det komplexa moderna livsmedelssystemet samt vid användning av farmaceutiska produkter. De viktigaste frågorna är hur kultur och samhälle påverkar de val vi gör och utmaningen kring den säkra hanteringen av produkter.
Forskningen är tvärvetenskaplig mellan teknik, samhällsvetenskap och hälsa. Den omfattar hur kultur och ekonomi samverkar i det moderna samhället och hur nya vanor, värderingar och övertygelser som uppstår genom dessa processer formar vår inställning. Forskning har en stark internationell dimension eftersom vi undersöker olika matvanor, användningen av inhemska livsmedel och deras inverkan på hälsan i olika regioner i världen. Vi bedriver också forskning om hantering av läkemedel och hur detta kan påverka läkemedelsprodukternas säkerhet och stabilitet.