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INGENIERA DE
BIOPROCESOS
Gua Docente:
FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS
UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
CURSO 2014-2015
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Gua Docente: Ingeniera de Bioprocesos
I.- IDENTIFICACIN
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Ingeniera de Bioprocesos
NMERO DE CRDITOS: 6
CARCTER: Optativa
MATERIA: Bioprocesos Industriales
MDULO: Tecnologa Qumica
TITULACIN: Grado en Ingeniera Qumica
SEMESTRE/CUATRIMESTRE: Primero (4 Curso)
DEPARTAMENTO/S: Ingeniera Qumica
PROFESOR/ES RESPONSABLE/S:
Grupo nico
Teora
Seminario
Tutora
Profesor: JOS ARACIL MIRA
Departamento: Ingeniera Qumica
Despacho: QA- B58
e-mail: [email protected]
Teora
Seminario
Tutora
Profesora: MERCEDES MARTNEZ RODRGUEZ
Departamento: Ingeniera Qumica
Despacho: QA-B71
e-mail: [email protected]
Teora
Tutora
Profesor: FLIX GARCA-OCHOA SORIA
Departamento: Ingeniera Qumica
Despacho: QA-B70
e-mail: [email protected]
Seminario
Profesor: MIGUEL LADERO GALN
Departamento: Ingeniera Qumica
Despacho: QA-B64
e-mail: [email protected]
II.- OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conocer, comprender y disear las distintas etapas que constituyen un bioproceso.
OBJETIVOS ESPECFICOS
o Conocer y comprender las distintas etapas que integran un proceso biotecnolgico.
o Describir y dimensionar los procesos de esterilizacin.
o Describir y disear las operaciones de separacin para el aislamiento de productos insolubles y soluble en un proceso biotecnolgico.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
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Gua Docente: Ingeniera de Bioprocesos
o Describir y dimensionar diferentes operaciones bsicas para la purificacin de productos biotecnolgicos, fundamentadas en cromatografa y membranas.
o Describir y comprender diferentes operaciones de acabado como la congelacin y la liofilizacin.
o Describir los mtodos de envasado.
o Conocer y comprender el concepto de GMP, calidad y validacin de procesos biotecnolgicos.
o Identificar los fenmenos y variables determinantes en las velocidades de las biotransformaciones.
o Determinar el modelo cintico adecuado para transformaciones enzimticas y microbianas.
o Conocer los diferentes mtodos de inmovilizacin de biocatalizadores y sus aplicaciones.
o Conocer la metodologa general de desarrollo de bioprocesos.
o Conocer y determinar la velocidad de transferencia de oxgeno en transformaciones aerobias.
o Determinar la velocidad de consumo de oxgeno en transformaciones aerobias.
o Conocer e identificar el fenmeno del estrs celular.
o Conocer los diferentes tipos de biorreactores, sus formas de operacin y sus aplicaciones.
o Disear biorreactores tanque agitado en operacin discontinua, semicontnua y continua.
o Conocer las metodologas de cambio de escala en bioprocesos.
III.- CONOCIMIENTOS PREVIOS Y RECOMENDACIONES
CONOCIMIENTOS PREVIOS:
RECOMENDACIONES:
IV.- CONTENIDOS
BREVE DESCRIPCIN DE LOS CONTENIDOS:
Teora y prctica de operaciones tpicas de procesos biotecnolgicos. Diseo de los
equipos donde llevar a cabo dichas operaciones. Anlisis de reacciones con
biocatalizadores (enzimas y clulas). Anlisis y diseo de biorreactores agitados
mecnicamente empleando diversas formas de operacin.
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PROGRAMA:
Tema 1. Esquema general de los bioprocesos. Etapas. Clasificacin de las operaciones bsicas biotecnolgicas. Fenomenologa de las
transformaciones biotecnolgicas. Clasificacin de las transformaciones
biotecnolgicas. Tipos de biorreactores. Cambio de escala.
Tema 2. Esterilizacin. Parmetros caractersticos. Mtodos. Diseo de ciclos de esterilizacin trmica. Cambio de escala. Esterilizacin por otros medios
fsicos: filtracin, radiacin. Esterilizacin con agentes qumicos.
Tema 3. Anlisis fenomenolgico de procesos enzimticos. Cintica. Mtodos de inmovilizacin.
Tema 4. Anlisis fenomenolgico de procesos con clulas. Desarrollo del proceso. Modelos cinticos. Transporte gas-lquido. Stress celular.
Tema 5. Anlisis y diseo de biorreactores. Tipos. Formas de operacin. Cambio de escala.
Tema 6. Operaciones de aislamiento. Operaciones mecnicas de separacin de productos insolubles. Eficiencia de la separacin. Liberacin de productos
intracelulares, ruptura celular y homogeneizacin. Aislamiento de productos
solubles, precipitacin, extraccin y lixiviacin.
Tema 7. Operaciones de purificacin. Tipos de cromatografa. Modelado. De la cromatografa preparativa en columna y cambio de escala. Operaciones con
membranas. Clasificacin. Ultrafiltracin, smosis inversas, pervaporacin
y dilisis.
Tema 8. Operaciones de acabado. Congelacin. Principios, mtodos y equipo. Liofilizacin. Etapas y equipos. Concepto GMP (good manufacturing
practice). Control de calidad y validacin de procesos biotecnolgicos.
V.- COMPETENCIAS
GENERALES:
o CG1-TQ1: Utilizar conceptos para el aprendizaje autnomo de nuevos mtodos y teoras.
o CG1-TQ2: Disear y gestionar procedimientos de experimentacin aplicada, especialmente para la determinacin de propiedades
termodinmicas y de transporte, y de modelado de fenmenos y
sistemas en el mbito de la ingeniera qumica, sistemas con
flujo de fluidos, transmisin de calor, operaciones de
transferencia de materia, cintica de las reacciones qumicas y
reactores.
o CG4-TQ1: Resolver problemas en el rea de la ingeniera qumica con iniciativa, capacidad de decisin y razonamiento crtico.
o CG5-TQ1: Analizar, disear, simular y optimizar procesos y productos.
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ESPECFICAS:
o CE20-BI5: Explicar la secuencia de etapas de un bioproceso.
o CE20-BI6: Disear los equipos donde llevar a cabo las etapas de separacin tpicas de un proceso biotecnolgico aplicando los fundamentos
de la transferencia de materia, transmisin de calor y flujo de
fluidos.
o CE20-BI7: Formular y calcular los parmetros cinticos de los modelos cinticos de sistemas que emplean biocatalizadores.
o CE20-BI8: Calcular los parmetros bsicos de diseo de biorreactores.
o CE20-BI9: Analizar el comportamiento de los biorreactores.
TRANSVERSALES:
o CT1-TQ1: Desarrollar capacidad de anlisis y sntesis.
o CT2-TQ1: Resolver problemas en el rea de la Tecnologa Qumica.
o CT4-TQ1: Comunicarse en espaol utilizando los medios audiovisuales habituales.
o CT5-TQ1: Consultar, utilizar y analizar fuentes bibliogrficas en el rea de la Tecnologa Qumica.
o CT5-TQ2: Consultar, utilizar y analizar bases de datos especializadas y de recursos accesibles a travs de internet.
o CT6-TQ1: Utilizar herramientas y programas informticos para calcular, simular y aproximar.
o CT8-TQ1: Demostrar capacidad para el razonamiento crtico y autocrtico.
o CT11-TQ1: Aprender de forma autnoma.
o CT12-TQ1: Desarrollar sensibilidad hacia la repercusin social y medioambiental de las soluciones ingenieriles.
VI. HORAS DE TRABAJO Y DISTRIBUCIN POR ACTIVIDAD
Actividad Presencial
(horas)
Trabajo
autnomo
(horas)
Crditos
Clases tericas 30 50 3,2
Seminarios 15 15 1,2
Tutoras/Trabajos dirigidos 3 4,5 0,3
Laboratorios 10 7,5 0,7
Preparacin de trabajos y exmenes 5 10 0,6
Total 63 87 6
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VII.- METODOLOGA
La prctica docente seguir una metodologa mixta basada en el aprendizaje cooperativo,
el aprendizaje colaborativo y el autoaprendizaje. Esta metodologa se desarrollar a travs
de clases tericas, clases de seminarios, trabajos individuales o en grupo, tutoras dirigidas
y prcticas de laboratorio.
Las clases tericas, que se desarrollarn en un solo grupo, consistirn, de forma prioritaria,
en lecciones magistrales en las que se expondr de forma ordenada el temario completo de
la asignatura con ayuda de material audiovisual.
Los seminarios, que se desarrollarn en un solo grupo, consistirn en el planteamiento y
resolucin de problemas, propuestos previamente al estudiante, que impliquen la
aplicacin de los conocimientos tericos, as como el desarrollo de algunos temas de
carcter complementario y eminentemente prcticos.
Las tutoras consistirn en la direccin y supervisin del progreso de los estudiantes en su
trabajo personalizado, as como en la resolucin de las dudas planteadas.
Las prcticas de laboratorio consistirn en la toma de datos experimentales y el clculo
de los diferentes parmetros implicados en el desarrollo de la prctica. La discusin crtica
y el anlisis de los resultados obtenidos en cada prctica constituirn la parte fundamental
de las memorias tcnicas a entregar en cada caso. As mismo, se podrn realizar visitas a
distintas instalaciones en las que se desarrollen procesos biotecnolgicos.
Se utilizar el Campus Virtual de la UCM como instrumento para poner a disposicin de
los estudiantes el material que se utilizar en las clases tericas, de seminario, tutoras y
laboratorios, y como medio de comunicacin entre el profesor y los estudiantes.
VIII.- BIBLIOGRAFA
BSICA:
o VERRALL, M.S. (Ed.): Downstream Processing of Natural Products, John Wiley, Nueva York, 1996.