UNIVERSIDAD DE CALDAS VICERRECTORÍA ACADÉMICA FORMATO PARA LA DOCUMENTACIÓN DE CURSOS Tipo actividad Asignatura x Núcleo Participación acreditable académica: Nombre la Biotecnología asignatura: Código: 800701 Departamento adscripción la Ingeniería asignatura: Tipo asignatura: Teórica Teóricopráctica x Práctica Habilitable: Sí x No Número ial estudiantes: 20 Número créditos que 4 otorga: Horas totales actividas presenciales 96 Aula: programadas: Horas totales actividad inpendiente l 96 estudiante: Horario: Teoría: Martes 8 a 10 a.m y jueves 10 a.m. a 12 m y s: martes 10 a.m a 12 m, 2 p.m. a 4 p.m y jueves 4 p.m. a 6 p.m. Duración la actividad académica (en semanas): 17 Fecha inicio: 09 agosto 2004 Fecha terminación: 17 diciembre 2004 Programas a los cuales va dirigida: Ingeniería Alimentos Área o Nivel General Disciplinar Profesional x Profundización Formación: Asignatura abierta también para: Egresados, estudiantes posgrado Requisitos (haber cursado y Transferencia Calor y Microbiología Alimentos aprobado): Correquisito por pérdida (haber cursado aunque se haya reprobado): Correquisito (al menos estar cursando): Profesor coordinador o responsable la actividad Sandra Montoya Barreto académica: Departamento adscripción l coordinador o responsable: Ingeniería
2 Justificación análisis contexto: La Biotecnología es la aplicación los sistemas los procesos vivos en la producción bienes y servicios. En vista l acelerado sarrollo la Industria alimentaria gracias al empleo nuevas tecnologías es gran importancia incorporar al plan curricular Ingeniería Alimentos el curso Biotecnología, que hace énfasis en el estudio y diseño aquellos procesos que tienen que ver directa o indirectamente con el procesamiento y elaboración alimentos y insumos para la industria alimentaria con ayuda bioagentes (Organismos modificados genéticamente o no, enzimas). La globalización los mercados implica aprovechar las tecnologías existentes para aumentar la competitividad los productos la industria alimentos y justamente la utilización diferentes biotecnologías permite mejorar la eficiencia y rendimiento los procesos, el sarrollo nuevos productos con características específicas, el mejoramiento la calidad y valor nutricional los mismos y la implementación tecnologías respetuosas l medio ambiente. Objetivo general: Dar a conocer al estudiante las posibilidas la Biotecnología en el sarrollo tecnológico la industria alimentos particularmente en Colombia y proporcionarle los conocimientos necesarios para que domine los conceptos fundamentales requeridos para el diseño e implementación procesos biotecnológicos con énfasis en la industria alimentos. Objetivos específicos: 1. Conocer el contexto general y particularidas las aplicaciones biotecnológicas en la Ingeniería Alimentos. 2. Estudiar los principios la biología molecular, tecnología l ADN recombinante. 3. Evaluar el empleo enzimas en diferentes procesos la industria alimentaria, así como las nuevas tenncias para el procesamiento alimentos y la obtención insumos industriales con ayuda la tecnología enzimática. 4. Estudiar la cinética los procesos fermentación, con el fin adquirir los conocimientos básicos para el diseño biorreactores. 5. Estudiar los fundamentos cinéticos, químicos y bioquímicos las reacciones catalizadas por enzimas, con el fin plantear la metodología básica diseño biorreactores enzimáticos y su aplicación industrial. 6. Analizar la naturaleza, métodos obtención, riesgos y beneficios los alimentos modificados genéticamente; así como el aporte la ingeniería genética en la biotecnología los alimentos. 7. Conocer las aplicaciones la biotecnología en el tratamiento aguas residuales la industria alimentos, así como también las perspectivas la biotecnología ambiental. 8. Dar a conocer al estudiante paquetes simulación procesos biotecnológicos, con el fin incorporar las nuevas tecnologías informáticas al diseño y operación procesos industriales que utilicen biotecnología. 9. Intificar el potencial la biotecnología en el contexto nacional. Contenido l programa: Unidad 1. Generalidas la Biotecnología: Introducción al curso; Definición, particularidas y naturaleza la Biotecnología, campos acción. Unidad 2. Ingeniería Genética: Principios la tecnología l ADN recombinante, elementos básicos la biología molecular,
3 etapas la tecnología l ADN recombinante, etapas la transformación genética las plantas. Aplicaciones la Ingeniería genética en los alimentos; riesgos y beneficios los alimentos modificados genéticamente. Unidad 3. Tecnología Enzimática: Principios enzimología, reacciones enzimáticas, propiedas las enzimas, actividad e inhibición enzimática. Cinética enzimática: Molo Michaelis-Menten, otros molos, cinética la inhibición enzimas, principios fundamentales en el diseño biorreactores enzimáticos. Aplicaciones las enzimas: Principales campos aplicación, mercado, directrices en el sarrollo la tecnología, aplicaciones específicas las enzimas en la industria alimentos, como procesamiento almidón, cervecería, panificación, elaboración jugos y vinos, industria cárnica, láctea, grasa y aceites, producción champiñones. Enzimas inmovilizadas: Métodos inmovilización y aplicaciones. Unidad 4. Microbiología Industrial: Generalidas las fermentaciones industriales, clasificación, microorganismos importancia industrial; materia prima para fermentaciones y diseño medios cultivo; balances materia en procesos fermentación. Biorreactores Industriales. Utilizados para fermentaciones industriales, biorreactores con utilización biocatalizadores, esquemas separación y purificación en bioprocesos. Cinética fermentaciones. Molos matemáticos formación biomasa, biosíntesis producto y consumo sustrato, molos biocinéticos. Dimensionamiento biorreactores. Estimación pérdidas en un bioproceso, selección l tiempo proceso y cálculo l número lotes, cálculo l volumen geométrico y las dimensiones un biorreactor. Transferencia masa en procesos fermentación, etapas transporte oxígeno en una fermentación aeróbica; absorción oxígeno, consumo oxígeno por los microorganismos, coeficiente volumétrico transferencia masa, potencia agitación en biorreactores. Unidad 5. Biotecnología Ambiental: Conceptos básicos en el trat5amiento aguas residuales, procesos biológicos tratamiento aguas residuales. Perspectivas l uso la biotecnología en el tratamiento emisiones gaseosas y residuos sólidos. Propuesta metodológica: Exposiciones magistrales por parte l docente. Preparación temas clase por parte los estudiantes Realización constante actividas complementarias y evaluativos. Integración la teoría con las prácticas. Revisiones con ayuda internet, lecturas previas, realización plenarias en don se fomente el bate y argumentación, teniendo en cuenta situaciones reales tiempo y espacio. Realización talleres y ejercicios. Utilización software simulación (SuperPro Designer). Elaboración un proyecto en el transcurso l semestre acerca temas interés colectivo, con presentación trabajo y exposición final.
4 Visitas a Plantas interés. Asesorías extractase, uso l correo electrónico y grupos discusión. Revisiones, fomentando el uso internet. Criterios generales evaluación: Realización 3 (tres) parciales evaluativos 35% Controles evaluativos (Evaluaciones lecturas, discusiones en clase) 15% Trabajo sarrollado durante el semestre 20% Prácticas con entregas informes 30% TOTAL 100% Bibliografía: García G.,M, Quintero R., R y López-Munguía c., A. Biotecnología Alimentaria. Ed. Limusa, Mexico, 1993. 636 p. Bailey, J.E. y Olias, D.F. Biochemical Engineering Fundamentals. Ed. McGraw-Hill. 1987. Doran, P. Principios Ingeniería los Bioprocesos. Ed. Acribia, Zaragoza, 1998, 468 p. Cruger, W. y Cruger, A. Biotecnología: Manual Biotecnología Industrial. Ed. Acribia, Zaragoza, 1993, 413 p. Duarte, A. Introducción a la Ingeniería Bioquímica. Ed. Universidad nacional Colombia. Bogotá 1995. Wiseman, A Manual Biotecnología enzimas. Ed. Acribia. Zaragoza, 1986. Gacesa, P. y Hubble, J. Tecnología Enzimas, Ed. Acribia, Zaragoza 1990. Jagnow, G. Biotecnología: Introducción con experimentos molo. Ed. Acribia. Zaragoza, 1991 Blanch, H.W. y Clark, D.S. Biochemical Engineering. Ed. Marcel Dekker. New Cork, 1997. 702 p. Diccionario Biotecnología. J. Coombs, Barcelona, Labor, 1989, 423 p. Douzou Pierre, Durand Gilbert y otros. Las Biotecnologías. FONDO DE CULTURA ECONOMICA. Mexico. 1986. Dreyfus Cortés Georges. El Mundo los Microbios. FONDO DE CULTURA ECONOMICA. Mexico. 1997. Garcia Sainz Jesús Adolfo. Hormonas: Mensajeros Químicos y Comunicación Celular. FONDO DE CULTURA ECONOMICA. Mexico 1996 Chapra, S.C. y Canale, R.P. Métodos numéricos para Ingenieros. Ed. McGraw-Hill. Mexico, 1999. Metcalf & Hedí. Ingeniería Aguas Residuales: Tratamiento, vertido y reutilización. Ed. McGraw-Hill. España 1996. Cornell, G. Visual Basic 6.0. Manual referncia. Ed. McGraw-Hill. Madrid 1999.
Plan calendario: BIOTECNOLOGIA Tema Actividas inpendientes previas Actividas presenciales Actividas inpendientes posteriores Total Actividad Documento Hora Actividad Horas Actividad Documento Horas horas Unidad 1. Presentación l curso Fotocopiar Clase magistral 1 1 programa la asignatura y plan calendario Programa y plan la asignatura Generalidas la Clase magistral 2 Lectura Revisión l 2 5 Biotecnología. tema en Internet Unidad 2. Ingeniería genética: Clase magistral 2 2 Biosíntesis protínas Ingeniería Genética: ADN recombinante Clase magistral 2 2 Aplicaciones la Ing. Lectura y Textos entregados 5 Clase magistral y 3 Realatoría Documentos 2 10 Genética y alimentos análisis para fotocopia. plenaria los temas modificados genéticamente. artículos interés Unidad 3. Principios Taller repaso Taller 3 Quiz y clase 3 6 enzimología: Enzimas y enzimas pps las enzimas. Actividad enzimática, Clase magistral 1 2 inhibición la actividad Enzimática. Cinética enzimática, Clase magistral 3 Taller Taller 4 7 molo Michaelis cinética Menten, otros molos, enzimática inhibición y sus molos. Ppios fundamentales en Clase magistral 2 Taller Taller 3 5 el diseño biorreactores biorreactores enzimáticos enzimáticos. Parcial 1 Preparación 3 Realización l 3 6
6 l parcial Tecnología enzimática. Lectura previa Tecnología Generalidas, enzimática aplicaciones, mercado, pples directrices en el sarrollo actual. Aplicaciones las Lectura previa Obtención enzimas en la industria sobre el tema, jarabes procesamiento l repaso edulcorantes almidón, producción bioquímica l Biotecnología jarabes maíz y almidón. alimentaria. glucosa cristalina. Aplicaciones las Lectura previa Capítulos sobre enzimas en la producción sobre el tema cervecería y la cerveza y la panificación.. panificación. Aplicación las enzimas Lectura www.novozymes.c en frutas, vegetales y previa, acerca om vinos. l tema y bioquímica polisacaridos Aplicaciones las Consulta en enzimas en la industria internet láctea, cárnica, grasa acerca los y aceites, producción temas. champiñones primer parcial 2 2 2 Clase magistral y quiz 2 Clase magistral y quiz 3 Clase magistral y quiz 4 Clase magistral y quiz Enzimas inmovilizadas Clase magistral 2 Profundización en el tema, aplicado a la industria los alimentos. Unidad 4. Fermentaciones Industriales: Clasificación. Microorganismos importancia industrial Lecturas previas Revisión bibliográfica. 2 4 2 4 3 6 4 8 Revisión bibliográfica 2 4 Clase magistral 2 2 2 Clase magistral 2 Trabajo sobre cepas uso industrial Búsqueda en internet 4 6
7 Fermentaciones y diseño medios cultivo. Balance materia y estequiometría en las fermentaciones. Parcial 2 Biorreactores utilizados para fermentaciones industriales. Cinética fermentaciones, molos matemáticos. Cultivo continuo, ventajas, sventajas y aplicaciones Dimensionamiento Biorreactores Transferencia masa en procesos fermentación. Unidad 5. Biotecnología ambiental. Básico sobre tratamiento aguas residuales. Procesos biológicos tratamiento aguas residuales y perspectivas Parcial 3. Prácticas Laboratorio: Inducción Lectura previa Artículo sobre diseño medios cultivos. Lectura previa Capítulo balance materia en Principios Ing. los Bioprocesos. Preparación l parcial Lectura previa Ingeniería los Bioprocesos. Lectura sobre esquemas separación. Preparación l parcial Consulta bibliográfica 1 Clase magistral 2 3 3 3 4 Realización l 3 6 parcial 3 3 Clase magistral 6 Aplicación molo Clase magistral 4 Taller cinética fermen. y bior. 2 Clases magistrales Revisión y 1 7 notas clase. taller 1 5 5 7 Clase magistral 8 Taller cinética biorreactores y fermentaciones. Taller 4 12 Clase magistral 2 2 Clase magistral 2 Lecturas complementaria s 3 Realización l parcial Conformación grupos, Bibliografía disponible 2 4 3 6 2 2
8 1. (Selección 7 opciones prácticas disponibles) 2 (Selección 7 opciones prácticas disponibles) 3 (Selección 7 opciones prácticas disponibles) 4 (Selección 7 opciones prácticas disponibles) 5 6 presentación y asignación proyectos. 0.5 Realización la 0.5 Realización la 0.5 Realización la 0.5 Realización la 0.5 Realización la 0.5 Realización la 2 Terminación la práctica si requiere, elaboración l informe y sustentación. 2 Terminación la práctica si requiere, elaboración l informe y sustentación. 2 Terminación la práctica si requiere, elaboración l informe y sustentación. 2 Terminar práctica informe, sustentación 2 Terminar práctica informe, sustentación 2 Terminar práctica informe, sustentación Trabajo semestral Preparación Bibliografía 15 Exposiciones 6 21 Visitas Industriales Fotocopiar visita Realización la 8 Elaboración y 2 10 Plantas interés guía visita visita informe reuniones Total 45 Total 96 Total 48 189 Número créditos 4,0
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