6. INGENIERÍA DE BIORREACTORES

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1 6. INGENIERÍA DE BIORREACTORES 1. Datos de la asignatura Nombre de la asignatura: Ingeniería de Biorreactores Línea de investigación: Biotecnología Enzimática y de fermentaciones Horas de docenciahoras de trabajo independiente significativohoras de trabajo profesional supervisadohoras totalescréditos Historial de la asignatura. Fecha revisión / actualización Dirección General de Institutos Tecnológicos 2010 Instituto Tecnológico de Tierra Blanca, Agosto 2011 Participantes Representantes de los Institutos Tecnológicos: academia de Ingeniería Bioquímica M.C. Beatriz Gutiérrez Rivera / Benigno Ortiz Muñiz / M.C Ángel Cárdenas Cágal Observaciones, cambios o justificación Elaboración de catálogo de asignaturas para el área de Ingeniería Bioquímica Análisis y conformación del programa, Metodología del desarrollo del curso, prácticas propuestas 3. Pre-requisitos y correquisitos. Asignatura optativa, no tiene prerequisitos ni correquisitos del plan de estudios. 4. Objetivo de la asignatura. $")

2 Adquirir los conocimientos necesarios para entender e interpretar el comportamiento de los procesos biotecnológicos en función de los fenómenos de transferencia y la cinética del proceso. 5. Aportación al perfil del graduado. Al terminar el curso, el alumno aplicará los principios fundamentales de la bioingeniería para la operación y/o selección de equipo que involucre procesos biológicos. 6. Contenido temático. 1 Introducción 1.1 Concepto y utilidad de los balances. 1.2 Estequiometria en las reacciones biológicas reacción de crecimiento reacción de bioconversión reacción de mantenimiento 2 Balance de Masa y Energía en Reacciones Biológicas. 2.1 Rendimiento definición tipos de rendimiento Objetivo: Aplicar en los procesos microbiológicos el balance de masa y de energía relaciones entre rendimientos 2.2 Requerimiento de sustratos carbono nitrógeno oxígeno 2.3 Entalpía en sistemas microbianos concepto y utilidad coeficiente de rendimiento calórico correlaciones del calor desprendido (teoría del electrón compartido) balance de entalpía calor producido por crecimiento calor producido por mantenimiento $"#

3 2.3.5 Velocidad de formación de calor por crecimiento 3 Cinética de Reacciones Biológicas. 3.1 Definición y Utilidad 3.2 Velocidad de Reacción 3.3 Tipos de Cinética Objetivo: Modelar el crecimiento microbiano con ecuaciones empíricas Crecimiento Producción De Metabolito Fermentación Enzimática Tiempo: 8 horas. 3.4 Crecimiento Microbiano Célula Viable Célula No Viable Técnicas De Evaluación De Crecimiento Directas Indirectas Influencia De Los Factores Exteriores Sobre El Crecimiento 3.5 Modelos De Crecimiento Estructurado No Estructurado 3.6 Productividad 3.7 Producción De Metabolito Asociado Al Crecimiento Parcialmente Asociado Al Crecimiento No Asociado Al Crecimiento 4 Transferencia de oxígeno, agitación y aireación. 4.1 Demanda de Oxígeno 4.2 Coeficientes de Transferencia de Masa Objetivo: Calcular la demanda de oxígeno, así comoconocer y caracterizar los patrones de flujo producidos por la agitación y 4.3 Balance de Oxígeno y Determinación del KLA Métodos Directos Métodos Indirectos $$*

4 aireación así como los equipos que se emplean. 5 Esterilización y Saneamiento. Objetivo: Aplicar los diferentes métodos de esterilización en los procesos biológicos. Tiempo: 10 horas. 4.4 Agitación Patrones de Flujo Radial Axial Vórtice Tipos de agitación Mecánica Neumática Vibratoria Diferentes móviles de agitación Numero de Reynolds Número de Froude Numero de Potencia No Gaseado Gaseado 4.5 Correlación Del KLA y Potencia 4.6 Efectos de corte en bioreactores 4.7 Tipo de difusores Tubular Placas 5.1 Definiciones 5.2 Métodos de esterilización Químicos Físicos Calor Seco Calor Húmedo Filtración Radiación Sonido 5.3. Mecanismos de muerte de Microorganismos Destrucción Muerte o Inactivación Eliminación Física 5.4 Esterilización Térmica Lote $$"

5 6 Instrumentación y Control. Objetivo: Identificar las variables físicas y fisicoquímicas así como los sensores que se emplean en los procesos biológicos. Tiempo: 10 horas Continua 5.5 Esterilización de Gases Combustión Filtros Fibrosos Filtros Absolutos 5.6 Métodos de Desinfección Fumigación Líquidos de Lavado Presión Positiva 5.7 Métodos de Pruebas de Esterilidad Químicos Microbiológicos 6.1 Variables y su regulación Reguladores de mediciones físicas Temperatura Presión Agitación (Velocidad y Potencia) Gasto Peso Niveles Medidores de Magnitud fisicoquímica ph Potencial Redox Oxígeno disuelto Otros gases Sustratos y metabolitos 6.2 Tipo de regulaciones Reguladores de acción del Todo o Nada Reguladores de acción de todo o un poco Reguladores de acción de todo a nada modulados $$$

6 6.2.4 Reguladores de acción proporcional Reguladores de acción proporcional Reguladores de acción derivada Reguladores de acción integral Reguladores de acción proporcional, integral y derivada 6.3 Automatización Tipo de señales Voltaje Corriente Neumática Digital 7 Escalamiento de Procesos Biológicos. 7.1 Generalidades 7.2 Criterios De Escalamiento KLA Objetivo: Evaluar la utilidad de una planta piloto así como los diversos criterios para el escalamiento de un proceso biológico Similitud geométrica Potencia/Volumen 7.3 Otras consideraciones de escalamiento 7.4 Planta Piloto De Propósito Múltiple De Propósito Especializado 7. Metodología de desarrollo del curso. Al inicio de este curso se realizará de evaluación diagnóstica Realizar talleres de solución de problemas de balance de masa y de energía en los procesos microbianos. Conducir seminarios con artículos técnicos y científicos. Realizar una investigación documental para desarrollar los modelos estructurados y no estructurados Realizar una investigación y una discusión de grupo sobre el concepto de crecimiento. Realizar investigaciones documentales complementarias sobre alguno de Los siguientes temas: $$%

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