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1 80115 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS Pág 1 de 5 ASIGNATURA: DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS ESTUDIOS: MÁSTER EN BIOINGENIERÍA CÓDIGO: TIPO: O SEMESTRE: 2º CRÉDITOS: 3 (2 horas/semana) PROFESOR: Dr. Xavier Turon PREREQUISITOS: Biología Molecular de la Célula, Biomoléculas: estructura, función y propiedades, Fisiología y Metabolismo Microbiano, Técnicas Experimentales en Biociencias, Laboratorio de Técnicas Bioquímicas, Bioinformática y Tecnologías de la Información, Tecnología de DNA Recombinante e Ingeniería Metabólica, Tecnología de Biorreactores y Bioprocesos, Bioética, Diseño de Experiencias y Laboratorio en Biotecnologías. CONOCIMIENTOS PREVIOS: biología celular, biorreactores y bioprocesos, y conocimientos básicos de ingeniería química, como balances de masa, fenómenos de transporte. ASIGNATURAS QUE SE HAN DE CURSAR SIMULTANEAMENTE: Biocatálisis e Ingeniería Enzimática, Modelización de Biomoléculas, Biomateriales, Ingeniería de Tejidos, Aplicaciones de la Genómica, Proteómica y HTS, Gestión de Proyectos, Calidad y Propiedad Intelectual, Laboratorio de Biotecnologías. DESCRIPCIÓN ASIGNATURA: En la materia de Diseño y simulación de bioprocesos se describen integran todos los conocimientos y fundamentos básicos de los procesos: crecimiento de biomasa (visto en profundidad durante el primer semestre) y la separación y recuperación de productos obtenidos. Durante el curso se discute la importancia de los procesos de cultivo y de obtención de producto (upstream) en la separación, así como las técnicas básicas utilizadas. El curso debe proporcionar al bioingeniero los fundamentos necesarios para el diseño y desarrollo del bioproceso, teniendo en cuenta la relación entre fermentación o crecimiento de biomasa y el proceso de separación y recuperación ( downstream processing ) de productos generados. Se da especial énfasis en la adquisición de una visión global del proceso de forma para proporcionar herramientas de evaluación del impacto causado por modificaciones en una de las operaciones unitarias. Se pretende concienciar al estudiante de la estrecha interrelación existente entre el proceso de cultivo y obtención de producto y la bioseparación (downstream). Este curso se ha planteado para proporcionar al futuro ingeniero de bioprocesos las herramientas necesarias para decidir el tipo de técnica(s) a utilizar, las condiciones de operación más adecuadas y el dimensionado de dichos equipo. Estas herramientas incluyen la simulación de bioprocesos. El análisis de casos prácticas será importante para aplicar los conceptos, especialmente los relativos a dimensionado. Los conocimientos teóricos se deben complementar con las prácticas realizadas en el laboratorio integrado y las específicas en simulación de bioprocesos del segundo semestre.

2 80115 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS Pág 2 de 5 CONTENIDOS*: Función e importancia de los procesos de separación. Diseño inicial del proceso. Técnicas utilizadas en bioseparación: disrupción celular, separación de insolubles, separación y concentración, operaciones de purificación del producto. Diseño y dimensionado de equipos. Simulación de bioprocesos. Análisis del proceso, debottlenecking y análisis económico. Análisis de casos. OBJETIVOS ASIGNATURA: 1. Conocer los procesos habituales de bioseparación. 2. Suministrar los elementos necesarios que le permitan conocer qué tipo operaciones unitarias son las más apropiadas para la separación y purificación de un producto determinado. 3. Proporcionar los conocimientos fundamentales y aplicados básicos para el diseño y el cálculo de las dimensiones óptimas del bioproceso. 4. Proporcionar al alumno la habilidad para analizar y solucionar situaciones típicas de la realidad mediante la discusión de ejemplos con datos de procesos industriales. COMPETENCIAS*: BÁSICAS: CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios. CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. TRANSVERSALES: T1 - Capacidad de comunicarse eficazmente tanto de forma oral como escrita con interlocutores especializados y públicos no especializados. T2 - Capacidad de utilizar el inglés como idioma de trabajo. T5 - Capacidad para valorar el impacto del uso de las biotecnologías en el desarrollo sostenible de la sociedad. ESPECÍFICAS: E1 - Capacidad para comprender y aplicar los conocimientos de las disciplinas en biociencias a las aplicaciones biotecnológicas y a la resolución de problemas en contextos multidisciplinares. E2 - Capacidad para comprender y aplicar las metodologías y herramientas biotecnológicas para la investigación, desarrollo y producción de productos y servicios. E5 - Capacidad para aplicar e integrar los conocimientos y herramientas de la bioingeniería a los distintos sectores industriales que utilizan, desarrollan o producen productos o procesos biotecnológicos. TEMARIO:

3 80115 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS Pág 3 de 5 1. Fundamentos 1.1. El proceso biotecnológico Función e importancia de los procesos de separación. 2. Diseño inicial del proceso. Pasos previos. 3. Técnicas utilizadas en bioseparación: Disrupción celular Separación de insolubles Separación y concentración Operaciones de purificación del producto Desarrollos recientes, técnicas emergentes. 4. Diseños y dimensionado de equipos. 5. Análisis del proceso, debottlenecking y análisis económico. 6. Análisis de casos. PRÁCTICAS DE LABORATORIO: Sí. Las prácticas se realizan en la asignatura Laboratorio de Biotecnologías y en Simulación de bioprocesos METODOLOGÍA*: - Exposición de contenidos mediante presentación o explicación (posiblemente incluyendo demostraciones) por parte de un profesor. - Resolución de ejercicios, planteamiento/resolución de problemas y exposición/discusión de casos por parte de un profesor con la participación activa de los estudiantes. - Presentación oral a un profesor y posiblemente a otros estudiantes por parte de un estudiante. Puede ser un trabajo preparado por el estudiante mediante búsquedas en la bibliografía publicada o un resumen de un trabajo práctico o proyecto acometido por dicho estudiante. - Trabajo personal del estudiante necesario para adquirir las competencias de cada Materia y asimilar los conocimientos expuestos en las sesiones de exposición de conceptos y sesiones de resolución de ejercicios, problemas y casos, utilizando, cuando sea necesario, el material recomendado de consulta. - Pruebas orales y / o escritas realizadas durante el periodo lectivo de una asignatura o una vez finalizada la misma. Metodología del curso: 1. Clases teóricas. 2. Discusión y crítica de artículos científicos. Presentaciones individuales analizando casos reales basados en artículos científicos. 3. Problemas y casos planteados por el profesor, resueltos por el alumno en casa. 4. Evaluación continua, basada en los ejercicios/casos, discusión de artículos y breves tests online. EVALUACIÓN*: 1) Exámenes finales. Ponderación mínima: 35.0, Ponderación máxima: 45.0

4 80115 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS Pág 4 de 5 2) Actividades de seguimiento del aprendizaje.- Ponderación mínima: 20.0, Ponderación máxima: ) Trabajos y presentaciones.- Ponderación mínima: 25.0, Ponderación máxima: ) Participación.- Ponderación mínima: 5.0, Ponderación máxima: 5.0 CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE RESULTADOS*: Objetivo 1: El estudiante debe demostrar que posee conocimientos suficientes sobre los fundamentos y técnicas de bioseparación. Objetivo 2: El estudiante debe demostrar que posee conocimientos suficientes sobre el diseño y el cálculo de dimensiones de los equipos de bioseparación. Objetivo 3: El estudiante debe demostrar que posee conocimientos suficientes para analizar y resolver casos planteados sobre bioseparación a escala industrial o semi-industrial Objetivo 4: El estudiante debe demostrar su capacidad de diseñar un bioproceso en su globalidad. Objetivo 5: El estudiante debe demostrar su conocimiento del uso de programas de simulación de bioprocesos y saberlos aplicar a casos concretos. Objetivo 6: El estudiante debe demostrar su capacidad de analizar un bioproceso, de detectar los puntos críticos, y de proponer y evaluar soluciones. BIBLIOGRAFíA BÁSICA: M. L. Shuler and F. Kargi, Bioprocess Engineering: Basic Concepts, 2nd ed., Prentice-Hall (2002). Bailey, J.E. y Ollis, D.F., Biochemical Engineering Fundamentals, Ed. McGraw-Hill, NY, E. Heinzle, A. P. Biwer, C. L. Cooney, Development of Sustainable Bioprocesses: Modeling and Assessment, 2006, Wiley-VCH. H.C.Vogel, C.L. Todaro, Fermentation and Biochemical Engineering Handbook 1996, Noyes Publications. Asenjo, J.A., Separation Processes in Biotechnology (Biotechnology and Bioprocessing Series), Marcel Dekker, (September 1, 1990). BIBLIOGRAFíA o MATERIAL COMPLEMENTARIO: Biochemical Engineering Journal. Biotechnology Progress. Industrial & Engineering Chemistry Research. Separation Processes. Filtration and Separation. Journal of Separation Science. Membrane and Separation Technology news. Biotechnology and Bioengineering.

5 80115 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE BIOPROCESOS Pág 5 de 5 PREPARADO POR: Dr. Xavier Turon FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: Julio 2011