ASIGNATURA: BIOTECNOLOGÍA ESTUDIOS: INGENIERIA QUÍMICA (2n ciclo) CODI: 22044

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1 22044 BIOTECNOLOGIA Pàg 1 de 5 ASIGNATURA: BIOTECNOLOGÍA ESTUDIOS: INGENIERIA QUÍMICA (2n ciclo) CODI: TIPO: OP CURSO: 5è SEMESTRE: 2n CRÈDITOS (horas/semana): 6,0 (3) CRÈDITOS ECTS: 2,0 PROFESOR: Dr. Eduard Barberà Moral IDIOMA: Castellano PREREQUISITOS: Algebra Lineal, Cálculo I, Cálculo Diferencial Operaciones Básicas de la Ingeniería Química CONOCIMIENTOS PREVIOS: Operaciones básicas, fenómenos de transporte, balances, ecuaciones diferenciales, ofimática ASIGNATURAS QUE SE HAN DE CURSAR SIMULTANEAMENTE: DESCRIPCIÓN ASIGNATURA: La Biotecnología es una de las tecnologías de aplicación más antigua, aparece en el intento de elaborar alimentos para ampliar su tiempo de conservación (derivados lácteos o cárnicos), para producir nuevos y más atractivos sabores (vino, cerveza), mejorar su digestibilidad (pan) y en el tratamiento de fibras vegetales (lino, papiro). No obstante, la aplicación moderna de la Biotecnología se puede considerar que empieza con L. Pasteur y, más recientemente, la producción de antibióticos, primero, y la ingeniería genética, después, han abierto considerablemente su campo de aplicaciones. La Biotecnoloía es ampliamente interdisciplinar donde los químicos y muy fundamentalmente los ingenieros químicos tienen un gran protagonismo. La Biotecnología consiste en la aplicación de microorganismos, células y enzimas para la obtención de bienes y servicios y constituye un campo de trabajo en expansión. En consecuencia, con la asignatura se pretende formar al alumno en los conocimientos básicos y fundamentales que le permitan la comprensión, diseño y manejo de procesos con microorganismos, por lo que se presentan aplicaciones, modelos, identificación, simulación y control de este tipo de procesos. OBJETIVOS ASIGNATURA1: 1.- iniciar al alumno en los conocimientos básicos de la Biotecnología con microorganismos, describiendo la historia y aplicaciones de los procesos biotecnológicos, entrando con más detalle en algunos de interés industrial [1] 2.- facilitar el aprendizaje de las técnicas más habituales en el análisis y puesta a punto de los procedimientos biotecnológicos (medios de cultivo, cinéticas, bioreactores, fenómenos de transferencia, etc.) [1, 2] 3.- realizar un trabajo en equipo sobre una aplicación biotecnológica y exponerlo públicamente [3, 6] TEMARIO: 1.- INTRODUCCIÓN

2 22044 BIOTECNOLOGIA Pàg 2 de Definición de Biotecnología Desarrollo histórico El agente biológico Aplicaciones El proceso biotecnológico 2.- NOCIONES DE MICROBIOLOGÍA Tipos de microorganismos Metabolismo Fuente de energía y fuente de carbono Otros requerimientos Productos obtenibles mediante procesos biotecnológicos con microorganismos Crecimiento Influencia de los factores ambientales 3.- TÉCNICAS DE LABORATORIO Preparación de medios de cultivo. Esterilización Técnicas de sembrado Conservación de los microorganismos Medida de la concentración de biomasa Medida del coeficiente de transferencia de oxígeno 4.- PUESTA A PUNTO DE UN PROCESO BIOTECNOLÓGICO Obtención y mantenimiento de los microorganismos Fases de un proyecto biotecnológico Elección del medio de cultivo industrial Técnicas estadísticas Criterios de producción Ingeniería genética 5.- CINETICA Modelos de los procesos microbiológicos Crecimiento de los microorganismos Consumo de sustrato Producción de metabolitos Consumo de oxígeno Producción de dióxido de carbono Crecimiento en condiciones de limitación Modelos de crecimiento no estructurados (classic models) 6.- PROCESOS DE PRODUCCIÓN Clasificación de los procesos según la etapa limitante Transporte transmembrana Optimización En discontinuo En continuo Ingeniería metabólica

3 22044 BIOTECNOLOGIA Pàg 3 de Descripción de algunos procesos 7.- SEGUIMIENTO DE BIOPROCESOS Objetivos y medidas Elección de los medidores Medida de la concentración o actividad celular Medida de compuestos en la fase gaseosa Medida de compuestos en la fase líquida Estimación de variables 8.- BALANCES Y ESTEQUIOMETRÍA Balances de materia Rendimiento La estequiometría Balance de electrones Reacciones de crecimiento o formación de biomasa Reacciones de bioconversión o síntesis de producto Reacción de mantenimiento y de obtención de energía Balance de carbono 9.- BIORREACTORES Biorreactores Agitación mecánica Agitación por aireación Intercambio de calor Suministro de oxígeno Reactor tanque agitado Microorganismos inmovilizados Upstream and downstream processing Separación de proteínas 10.- OBTENCION DE MODELOS Y SIMULACION Modelos Métodos de obtención de modelos de crecimiento, consumo de sustrato y producción de producto Modelo de transferencia de oxígeno Modelo de transferencia de dióxido de carbono Procesos batch Procesos fed-batch Procesos continuos Solución analítica de una fermentación batch para algunos modelos de crecimiento 11.- CONTROL Objetivos Peculiaridades Estrategias de control Automatización

4 22044 BIOTECNOLOGIA Pàg 4 de Control de bajo nivel Algoritmos de control Ejemplos de estrategias de control METODOLOGÍA: La asignatura se imparte fundamentalmente en forma de clases magistrales apoyadas con las técnicas audiovisuales más actuales. Durante la clase el alumno puede interrumpir cuando lo cree oportuno para solicitar todas aquellas consultas y aclaraciones que desee. Se presentan en clase algunos problemas tipo con el fin de que el alumno pueda abordar la resolución de problemas, quien puede requerir ayuda tanto en clase como en las consultas de despacho (tutoría). Se reparten apuntes, colecciones de problemas y preguntas al inicio del curso. El objetivo de repartir apuntes es facilitar al alumno la atención en clase puesto que lo fundamental ya lo tiene escrito, de esta forma puede concentrarse en anotar solamente aclaraciones. Los problemas y preguntas tienen el objetivo de facilitar por un lado una colección de ejercicios que pueden servir de autoevaluación. También se presentan casos sobre temas de interés de los procesos biotecnológiocs, ya sea problemas como la formación de espuma, la agitación, etc. o procesos de obtención de algunos productos concretos. EVALUACIÓN: A. Exámenes D. Trabajos hechos en casa I. Presentaciones El alumno puede optar por ser evaluado mediante la realización de un trabajo y la presentación del mismo o presentándose al examen final. El trabajo se puede realizar de forma individual o por equipos de como máximo 3 alumnos. CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE RESULTADOS 2 : Objetivo 1: El alumno debe demostrar que posee los conocimientos básicos suficientes sobre las aplicaciones de la Biotecnología con microorganismos y algunos de sus procesos de interés industrial [A, D, I] Objetivo 2: El estudiante debe demostrar una asimilación suficiente de las técnicas más habituales en el análisis y puesta a punto de los procedimientos biotecnológicos (medios de cultivo, cinéticas, bioreactores, fenómenos de transferencia, etc.) [A, D, I] Objetivo 3: El estudiante debe demostrar que es capaz de desarrollar un trabajo de investigación bibliográfica, redactarlo y exponerlo con claridad en público [D, I] BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: Apuntes del Profesor BIBLIOGRAFíA o MATERIAL COMPLEMENTARIO:

5 22044 BIOTECNOLOGIA Pàg 5 de 5 Bailey, J.E.; Ollis, D.F.; Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw Hill Atkinson, B.; Mavituna, F.; Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook, Stockon Press PREPARADO POR: Eduard Barberà Moral FECHA DE LA ÚLTIMA REVISIÓN: marzo 2010