Formación en Diseño de Procesos Físicos para los Estudios de Biotecnología y Titulaciones Análogas

Transcripción

1 Formación en Diseño de Procesos Físicos para los Estudios de Biotecnología S. Collado, D. Blanco Grupo de Tecnología de Reactores y Bioprocesos: Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente

2 NO BIO Ingeniería Química Biotecnología Bioquímica Ciencias Ambientales Diseño de Procesos Físicos Tecnología de Alimentos BIO Ingeniería Agronómica

3 Diseño de procesos físicos Operaciones básicas FORMACIÓN (enfoque tradicional) INGENIERO QUÍMICO ESTUDIOS DE BIOTECNOLOGÍA Y TITULACIONES ANÁLOGAS ENSEÑANZA (enfoque adaptado) Diseño de procesos físicos Operaciones básicas

4 Por qué un enfoque adaptado diferente al de los titulados en Ingeniería Química? Uso de materiales biológicos. ENSEÑANZA (enfoque adaptado) ESTUDIOS DE BIOTECNOLOGÍA Procesos muy sensibles Y a las condiciones operacionales. Diseño de TITULACIONES ANÁLOGAS Bioproductos lábiles y de alto valor procesos añadido. físicos Operaciones básicas

5 ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL NUEVO ENFOQUE: Medios biológicos Sostenibilidad Materias renovables Bioproductos de alto valor añadido Fase líquida acuosa Empleo de condiciones suaves No variación de volumen Tiempos de mezcla importantes Bajo consumo energético Subproductos de baja toxicidad Gran variedad de operaciones aplicables Diversidad de sustratos Procesos fácilmente modificables Oportunidad para la innovación Oportunidad para la diversificación Enfoque hacia IngenierÍa de producto en lugar de commodity. Traslado de principios de otros campos Conocimientos aplicables en multitud de campos Operaciones poco agresivas pero muy específicas

6 EJ: FLUJO DE FLUIDOS Morfología celular Concentración celular Rigidez de la célula Reología de cultivos celulares Presión osmótica EPS Concentración celular Fluido newtoniano Pseudoplástico Plástico de Bingham Tiempo de cultivo Díaz, M. (2012). Ingeniería de Bioprocesos. Ediciones Paraninfo, Madrid.

7 EJ: FLUJO DE FLUIDOS Materias primas Efectos sobre procesos físicos Tiempo de mezcla BIOPROCESO SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Subproductos BOMBEO Suspensiones (l/s) Problemas de contaminación Soplantes AGITACIÓN Y MEZCLA Deterioro de entidades biológicas Agitación neumática Efecto sobre la transferencia de oxígeno Formación de espumas Productos

8 EJ: TRANSMISIÓN DE CALOR Metabolismo muy sensible a T Productos lábiles Procesos exotérmicos Control de temperatura Efectos sobre solubilidad Díaz, M. (2012). Ingeniería de Bioprocesos. Ediciones Paraninfo, Madrid.

9 y Titulaciones Análogas Materias primas EJ: TRANSMISIÓN DE CALOR Efectos sobre procesos físicos Esterilización de medios Estabilidad/ Hidrólisis de sustratos BIOPROCESO SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Subproductos Productos BIOPROCESO Crecimiento celular limitado por transmisión de calor SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Técnicas térmicas no severas Liofilización, congelación

10 EJ: TRANSFERENCIA DE MATERIA Sólidos suspendidos Compuestos viscosos, EPS Sistema de aireación Surfactantes Turbulencia Antiespumante Transferencia de oxígeno Tiempo de reacción Temperatura Tamaño de burbuja Díaz, M. (2012). Ingeniería de Bioprocesos. Ediciones Paraninfo, Madrid.

11 Materias primas EJ: TRANSFERENCIA DE MATERIA Efectos sobre procesos físicos Humidificación/ secado BIOPROCESO SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Subproductos Productos BIOPROCESO Crecimiento celular limitado por transferencia de oxígeno SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Técnicas poco severas y muy específicas (membranas, intercambio iónico, cromatografía )

12 y Titulaciones Análogas Materias primas CONCLUSIONES La enseñanza en el entorno biológico requiere profundas modificaciones en la forma de enseñanza, en comparación con la tradicional en Ingeniería Química Durante la formación en diseño de procesos físicos para biotecnólogos se requiere un mayor hincapié en las operaciones generales y en fenómenos de transporte BIOPROCESO SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN Subproductos Productos Operaciones de separación basadas en principios físicos poco agresivos con el producto pero con una alta especificidad, como la cromatografía o el empleo de membranas, requieren de una mayor atención que la prestada durante la formación tradicional del ingeniero químico Se hace necesario el uso de textos que planteen de forma diferenciada el Diseño de Procesos Físicos para materiales biológicos