Expediente Nº 6075/281 Rosario, 12 de abril de 2012

Transcripción

1 Expediente Nº 6075/281 Rosario, 12 de abril de 2012 VISTO el presente expediente, mediante el cual el Sr. Director Académico del Área Fisicoquímica, Dr. Guillermo Picó, eleva el programa de la asignatura Procesos Biotecnológicos I, correspondiente a la Carrera de Licenciatura en Biotecnología, y CONSIDERANDO: El Análisis realizado por la Escuela Universitaria de Biotecnología. La conformidad de la Comisión de Asuntos Académicos. Que el presente expediente es tratado en Sesión del día de la fecha. Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUIMICAS Y FARMACEUTICAS RESUELVE: ARTICULO 1º.- Aprobar el programa analítico de la Asignatura Procesos Biotecnológicos I, correspondiente a la Carrera de Licenciatura en Biotecnología, según se detalla en el ANEXO UNICO de la presente Resolución. ARTICULO 2º.- Regístrese, comuníquese y archívese.- RESOLUCION C.D. Nº 074/2012 Fdo.:) Dr. Esteban C. Serra - Presidente de la Sesión ES COPIA

2 Resolución C.D. Nº 074/12 ANEXO UNICO DEPARTAMENTO DE QUIMICA FISICA AREA FISICOQUIMICA PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS I Vigencia a partir del Año Académico 2011 Ubicación en la Carrera segundo cuatrimestre de tercer año: Distribución Horaria: Clases Teóricas: 2 por semana de 1,5 hs cada una Clases de Resolución de Problemas: 1 por semana de 1,5 hs cada una Clase de Laboratorio: 1 por semana de 2,5 hs cada una Carga Total semanal: 7,0 hs Total carga horaria de la asignatura: 100 hs Objetivos de la Asignatura: La asignatura Procesos Biotecnológicos I esta ubicada en el segundo cuatrimestre de tercer año de la carrera de licenciatura en Biotecnología. El objetivo general de esta asignatura es introducir al alumno en el escalado de los procesos químicos, estudiando las operaciones unitarias que participan en la obtención de moléculas producidas por seres vivos. Conocimientos previos de las siguientes asignaturas que necesitan los alumnos: Física: fluidos, viscosidad, tensión superficial. Fisicoquímica I: termodinámica de los sistemas en equilibrio, transmisión de calor, soluciones reales, equilibrio químico y cinética química. Fisicoquímica II: fenómenos de transporte y fenomenos de superficie. Química Analítica I. operaciones analíticas básicas: como precipitación, titulación, etc.. Conocimientos, habilidades y destrezas que debe adquirir el alumno: - Introducir al alumno en la química de la MACRO ESCALA aplicada a la obtención de bio moléculas a partir de procesos biológicos. - Introducir el concepto de Operación Unitaria y su clasificación. - Explicar los mecanismos Fisicoquímicos de las Operaciones Unitarias de separación, diferenciándolas de las de estabilización - Presentar los principios fisicoquímicos de las separaciones, las formas de operación, las ecuaciones de diseño y los criterios de optimización y escalamiento (scale-up) de estos procesos. Integrar estas operaciones entre si.

3 Al finalizar la asignatura: - El alumno debe ser capaz de plantear y resolver problemas sencillos de balances de materia en estado estacionario, con y sin reacción, aplicados a procesos biotecnológicos. -desarrollar las capacidades y habilidades que le permitan organizar, analizar y controlar el funcionamiento de un proceso químico global en un reactor. TEMARIO ANALITICO DE LA ASIGNATURA Tema 1: Introducción: desde el laboratorio al escalado. Procesos industriales y Procesos Biotecnológicos. Operaciones unitarias: clasificación. Operaciones unitarias de separación y de estabilización. Diagramas de flujo. Clasificación de las Operaciones Unitarias según flujos de materia, energía y movimiento. Tema 2: Balances de materia. Ley de conservación de la materia. Tipos de balances de materia. Simplificaciones de la ley de conservación de la materia. Procesos con re-cicling. Ejemplos de cálculos de balances de materia. Balances de energía. Ecuaciones generales de los balances de energía. Tema 3 Fenómenos de transporte. Fluidos en movimiento. Flujo laminar y turbulento. Viscosidad. Clasificación de los fluidos. Fluidos newtonianos y no newtonianos. Transferencia de materia. Difusión. Leyes de Fick. Transferencia de materia entre fases: teoría de la película o capa límite. Transferencia de materia por convección. Cuantificación de la transferencia de materia entre fases. Coeficientes de transferencia de materia. Papel de la difusión en la cinética de reacciones en fase líquida y reacciones heterogéneas. Transmisión del calor: mecanismos. Conducción en estado estacionario. Tema 4 Operaciones unitarias físicas de transferencia de calor. Equipos típicos para transferencia de calor. Ecuaciones de diseño. Esterilización por calor. Cinética de la esterilización por calor. Equipos discontinuos y continuos de esterilización por calor. Esterilización de gases. Pasterización. Tema 5 Filtración. Mecanismo de la filtración. Equipos de filtración. Medios filtrantes y aparatos de filtración. Filtros prensa. Filtros rotatorios de tambor.

4 Centrifugación. Mecanismo de la centrifugación. Equipos de centrifugación. Centrífugas de cesta tubular. Centrífugas de disco. Tema 6: Operaciones unitarias físicas que utilizan membranas: diferentes tipos. Mecanismos que gobiernan la transferencia de materia a través de membranas. Ecuaciones fundamentales. Permeabilidad. Naturaleza y tipos de membranas. Ultrafiltración: distintos modelos. Tipos de flujos en la ultrafiltración. Ósmosis inversa. Equipos para operaciones que utilizan membranas. Tema 7 Extracción y lixiviación. Extracción líquido líquido. Distintos sistemas. Coeficiente de reparto y rendimiento. Equipos de extracción. Mezcladores sedimentadores. Torres de pulverización y de relleno. Torres de platos perforados. Operaciones en cascada. Extracción líquido-líquido empleando sistemas bifásicos acuosos. Teoría y aplicaciones en macro escala. Tema 8: Adsorción. Isotermas de adsorción. Operaciones de adsorción. Distintos tipos de adsorbentes: tanques agitados, adsorbentes de lecho fijo y otros. Análisis de adsorbentes de lecho fijo. Equipos continuos de adsorción. Cromatografía de lecho expandido. Ecuaciones de estado de la cromatografía en general y de la de lecho expandido. Análisis de su aplicación de procesos en macro escala. Tema 9: Disolución de sólidos en líquidos: teoría, ecuaciones. Solubilización empleando polímeros de cadena flexible. Equipos empleados Cristalización. Teoría de la cristalización. Nucleación y crecimiento de cristales. Equipos de cristalización. Equipos empleados Tema 10: Evaporación. Fundamentos teóricos de la evaporación. Distintos tipos de evaporadores. Deshidratación. Fundamentos teóricos de la deshidratación. Velocidad de secado. Fases y curvas de secado. Distintos tipos de equipos para deshidratación. Liofilización o criodeshidratación. Crioconcentración. Transferencia de masa y energía en la liofilización. Equipos de liofilización. Crioprotectores. Desnaturalización de enzimas por frío y calor: mecanismo de desnaturalización por temperatura. Estabilidad termodinámica y química de macromoléculas. Derivación de ecuaciones. Calculo de funciones termodinámicas. Efecto del solvente: el parámetro de interacción preferencial. Tema 11: Operaciones Unitarias donde intervienen fenómenos fisicoquímicos de superficie. Flotación. Definición. Mecanismo fisicoquímico de la flotación. Emulsificación. Mecanismo fisicoquímico de la formación de emulsiones. Microemulsiones y nano emulsiones. Equipos para obtener emulsiones.

5 Trabajos de laboratorio propuestos: a) Adsorción de un colorante empleando biomasa b) Cristalización de una proteína contenida en un producto natural. c) Formación de una emulsión y micro emulsión. Análisis de las variables que determinan su estabilidad. d) Separación de material graso contenido en un medio acuoso mediante flotación. Forma de acreditar la Asignatura: a) Aprobar dos parciales escritos y/o sus recuperatorios b) Aprobar los trabajos prácticos de laboratorio c) Promoción total de la asignatura: es voluntaria para los alumnos que hayan aprobado los dos parciales, debiendo rendir una evaluación escrita complementaria sobre teoría, la cual se llevara a cabo en el momento de tomar el segundo recuperatorio. d) Examen final de contenidos teóricos (según el presente programa) para aquellos alumnos que no opten por la promoción. Los alumnos que no acrediten la asignatura bajo las dos formas propuestas anteriormente, estarán en la condición de libre, debiendo rendir en el examen final y aprobar: una evaluación escrita sobre preguntas y problemas del programa, realizar un practico de laboratorio y finalmente rendir un examen oral. La acreditación final de la Asignatura se realizará mediante la aprobación del examen final para aquellos alumnos que no estén promovidos. Bibliografía: - Doran, P. Principios de los Bioprocesos. Editorial Acribia (1995) - Adalberto Pessoa jr, Beatriz Van Kilikian Purificacao de Productos Biotecnologios - G. Jagnow, W. David, Biotecnologia Introduccion con experimentos modelos Ed. Acribia - W. Mc Cabe, J. Smith, P. Harriott Operaciones Unitarias en Ingeniería química 7ma Ed. McGraw-Hill (1999) - Perry Chemical Enginieer Hand Book McGraw-Hill (1999)