Bioreactors
Codi: 101022 Crèdits: 3| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| 2500502 Microbiologia | OB | 3 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Javier Garcia Ortega
- Correu electrònic:
- xavier.garcia@uab.cat
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
No hi ha prerequisits per a aquesta assignatura
Objectius
- Adquirir coneixements sobre diferents aspectes rellevants en processos bioindustrials, tals com balanços de matèria, disseny i ús adient d'un bioreactor segons la seva aplicació.
- Conèixer els principals tipus de bioreactors, les seves característiques bàsiques i les seves aplicacions més importants, tant per a processos enzimàtics com amb microorganismes.
- Estudiar els elements necessaris per portar a terme el disseny i operació d'un bioreactor, com ara les equacions cinètiques més comuns i les equacions de disseny, la interacció entre cinètica i mode d'operació,
els sistemes d'agitació i aeració així com la instrumentació i elements de control bàsics. Analitzar els reactors ideals i, a partir d'aquests, determinar el requisits necessaris per l'ús de reactors reals.
Resultats d'aprenentatge
- CM15 (Competència) Avaluar el paper dels microorganismes en processos d'interès econòmic com a productors de compostos clau en el desenvolupament de les nostres societats i en la millora de la qualitat de vida.
- CM16 (Competència) Proposar processos microbians per valorar l'impacte ambiental de l'activitat humana, com a indicadors de l'alteració de l'ecosistema, així com per recuperar ambients contaminats.
- KM23 (Coneixement) Identificar les operacions i els processos productius en què intervenen microorganismes o els seus components.
- SM22 (Habilitat) Gestionar bibliografia específica i eines d'Internet per elaborar un treball acadèmic dins l'àmbit de la microbiologia ambiental o industrial tant en la llengua pròpia com en anglès o altres llengües.
- SM23 (Habilitat) Seleccionar les metodologies adequades per caracteritzar poblacions i comunitats de microorganismes procedents de mostres ambientals i industrials i el seu entorn abiòtic.
- SM24 (Habilitat) Analitzar les operacions i processos industrials en què intervenen microorganismes o els seus components per tal de contribuir a millorar-los i a garantir-ne l'èxit.
Continguts
TEMA 1.- ENGINYERIA BIOQUÍMICA I BIOTECNOLOGIA.
- Els bioreactors en els processos biotecnològics:
- Definició de Biotecnologia
- Procés productiu i posició dels bioreactors
- Cinètica enzimàtica i microbiana
- Definicions
- Estequiometria del creixement de microorganismes
- Creixement cel·lular, consum de substrats i obtenció de productes.
- Cinètica de creixement microbià
- Efecte de paràmetres físico-químics sobre l’activitat enzimàtica i el creixement microbià
- Balanços de matèria i energia
- Principi de conservació de matèria i energia
- Balanços de matèria en bioreactors.
TEMA 2.- BIOREACTORS IDEALS
- Disseny bàsic de bioreactors ideals
- Classificació de Bioreactors
- Bioreactors ideals: Reactors discontinu i continus.
- Operació en "fed-batch". Sistemes amb recirculació. Reactors en série.
TEMA 3.- BIOREACTORS REALS
- Configuracions típiques i elements d'un bioreactor.
- Exemples de bioreactors reals
- Flux no ideal
- Bioreactors avançats
TEMA 4.- OPERACIÓ, INSTRUMENTACIÓ I CONTROL DE BIOREACTORS.
- Aeració
- Transferència d'oxigen.
- Necessitat d'oxigen.
- Aeració i eficàcia d'aeració.
- Determinació del kLa.
- Agitació
- Reologia dels medis de fermentació
- Efecte de l'esforç tallant.
- Agitadors.
- Agitació i aeració.
- Escalat de bioreactors
- Control i Instrumentació:
- Definicions
- Necessitats i incentius
- Elements d’un sistema de control
- Implementació física d’un sistema de control: control de pH, control de temperatura i control d’oxigen dissolt
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de teoria | 20 | 0,8 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Seminaris | 3 | 0,12 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Tipus: Supervisades | |||
| Treball en equip | 10 | 0,4 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi | 38 | 1,52 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
CLASSES DE TEORIA (20h): Es faran classes magistrals en les que s'introduiran els conceptes bàsics del temari. S'intentarà, sempre que sigui possible, utilitzar material audiovisual e interactiu que ajudi a la comprensió de conceptes
SEMINARIS (3h): els seminaris tenen com a objectiu reforçar els conceptes teòrics amb casos pràctics representatius. S'utilitzarà un cas d'estudi de l'us de bioreactors en processos reals.. S'afavorirà la discussió i el treball en grup.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Avaluació 1 (Tema 1 i 2 ) | 45% | 2 | 0,08 | CM15, CM16, KM23, SM24 |
| Avaluació 2 (Tema 3 i 4) | 45% | 2 | 0,08 | CM15, CM16, KM23, SM24 |
| Resolució cas pràctic | 10% | 0 | 0 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM23, SM24 |
- AVALUACIÓ :
Mitjançant (i) dues proves individuals escrites (indicades com Avaluacions 1 i 2 al calendari) que combinarà preguntes de desenvolupament amb preguntes d'aplicació dels conceptes adquirits a casos pràctics; (ii) resolució d'un cas pràctic.
Per l'alumnat que no hagi superat l'assignatura o no hagi pogut realitzar per causes justificades alguna de les proves individuals, es farà una prova escrita de recuperació (indicada com Recuperació al calendari) que combinarà preguntes de desenvolupament amb preguntes d'aplicació dels conceptes adquirits a casos pràctics. A aquesta prova també s'hi poden presentar aquells que havent aprovat l’assignatura vulguin pujar nota, i en aquest cas faran la totalitat de l’examen. En aquest cas, la qualificació final serà l'obtinguda a l'examen de recuperació.
Per tal de participar a la recuperació, l'alumnat ha d'haver estat prèviament avaluat en un conjunt d'activitats el pes de les quals equivalgui a un mínim de dues terceres parts de la qualificació total de l'assignatura o mòdul. Per tant, l'alumnat obtindrà la qualificació de "No Avaluable" quan les activitats d'avaluació realitzades tinguin una ponderació inferior al 67% en la qualificació final.
Aquesta assignatura no preveu el sistema d’avaluació única.
ASPECTES COMPLEMENTARIS:
- Per superar l'assignatura és necessari obtenir una qualificació final igual o superior a 5/10, ja sigui a través del promig (amb pesos indicats a la taula adjunta) com de la prova final de recuperació.
- Cas de presentar-se a l'examen de recuperació sols caldrà que recuperi la part de la matèria no superada durant les proves1 i 2d'avaluació continuada.
- La qualificació de "No avaluable" s'atorgarà quan el conjunt de les activitats d’avaluació realitzades sigui inferior a les dues terceres parts de la qualificació total de l’assignatura.
Bibliografia
Doran, P.M. Principios de Ingeniería de los Bioprocesos. Acribia. (1998) [https://www-sciencedirect-com.are.uab.cat/science/book/9780122208515]
Bailey, J.E., Ollis, D.F. Biochemical Engineering Fundamentals. McGraw Hill. (1986)
Blanch, H.W., Clark, D.S. Biochemical Engineering. Marcel Dekker. (1997)
Gòdia, F., López, J. Ingeniería Bioquímica. Síntesis. Madrid. (1998)
Kosaric, N., Pieper, H.J., Senn, T., Vardar-Sukan, F., “The Biotechnology of Ethanol”, Wiley (2001)
Levenspiel, O. “Ingeniería de las reacciones químicas”, Wiley (2004)
Ollero de Castro, P.; Fernández Camacho, E. "Control e instrumentación de procesos químicos". Editorial Síntesis. (1997)
Vogel, H.C., Todaro, C.L. “Fermentation And Biochemical Engineering Handbook”, Noyes Publications (1997)
Programari
Durant les classes i en tasques propostes és habitual l'ús d'EXCEL.
El treball voluntari que es proposa a l'assignatura empra programari específic (gratuït) AQUASIM, el qual s’introduirà al llarg del curs i es proporcionarà per a la seva utilització.
Llista d'idiomes
| Nom | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 731 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (TE) Teoria | 73 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |