Biorreactores
Código: 101022 Créditos ECTS: 3| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| 2500502 Microbiología | OB | 3 |
Contacto
- Nombre:
- Javier Garcia Ortega
- Correo electrónico:
- xavier.garcia@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
No hay prerrequisitos para esta asignatura
Objetivos y contextualización
- Adquirir conocimientos sobre diferentes aspectos relevantes en procesos bioindustriales, tales como balances de materia, diseño y uso adecuado de un biorreactor según su aplicación.
- Conocer los principales tipos de biorreactores, sus características básicas y sus aplicaciones más importantes, tanto para procesos enzimáticos como con microorganismos.
- Estudiar los elementos necesarios para llevar a cabo el diseño y la operación de un biorreactor, tales como las ecuaciones cinéticas más comunes y las ecuaciones de diseño, la interacción entre cinética y modo de operación, los sistemas de agitación y aeración, así como la instrumentación y elementos de control básicos. Analizar los reactores ideales, a partir de estos, determinar los requisitos necesarios para el uso de reactores reales.
Resultados de aprendizaje
- CM15 (Competencia) Evaluar el papel de los microorganismos en procesos de interés económico como productores de compuestos claves en el desarrollo de nuestras sociedades y en la mejora de la calidad de vida.
- CM16 (Competencia) Proponer procesos microbianos para valorar el impacto ambiental de la actividad humana, como indicadores de la alteración del ecosistema, así como para recuperar ambientes contaminados.
- KM23 (Conocimiento) Identificar las operaciones y procesos productivos en los que intervienen microorganismos o sus componentes.
- SM22 (Habilidad) Gestionar bibliografía específica y herramientas de internet para elaborar un trabajo académico dentro del ámbito de la microbiología ambiental o industrial tanto en lengua inglesa como en la lengua propia u otras.
- SM23 (Habilidad) Seleccionar las metodologías adecuadas para caracterizar poblaciones y comunidades de microorganismos procedentes de muestras ambientales e industriales y su entorno abiótico.
- SM24 (Habilidad) Analizar las operaciones y procesos industriales en los que intervienen microorganismos o sus componentes con el fin de contribuir a su mejora y a garantizar su éxito.
Contenido
TEMA 1.- INGENIERÍA BIOQUÍMICA Y BIOTECNOLOGÍA.
- Los biorreactores en los procesos biotecnológicos
- Definición de biotecnología
- Proceso productivo y posición de los biorreactores
- Cinética enzimática y microbiana
- Definiciones
- Estequiometría del crecimiento de microorganismos
- Crecimiento celular, consumo de sustratos y obtención de productos.
- Cinética de crecimiento microbiano
- Efecto de parámetros físicoquímicos sobre la actividad enzimática y el crecimiento microbiano
- Balances de materia y energía
- Principio de conservación de materia y energía
- Balances de materia en biorreactores.
TEMA 2.- BIORREACTORES IDEALS
- Diseño básico de biorreactores ideales
- Clasificación de biorreactores
- Biorreactores ideales: operación en continuo y discontinuo.
- Operación en "fed-batch". Sistemas con recirculación. Reactores en serie.
TEMA 3.- BIORREACTORES REALES
- Configuraciones típicas y elementos de un biorreactor.
- Ejemplos de biorreactores reales
- Flujo no ideal
- Biorreactores avanzados
TEMA 4.- OPERACIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE BIORREACTORES.
- Aeración
- Transferencia de oxígeno.
- Aeración y eficacia de aeración.
- Determinación del coeficiente kLa.
- Agitación
- Reología de los medios de fermentación
- Efecto del esfuerzo cortante.
- Agitadores.
- Agitación y aeración.
- Escalado de biorreactores
- Control e Instrumentación:
- Definiciones
- Necesidades e incentivos
- Elementos de un sistema de control
- Implementación física de un sistema de control: control de pH, control de temperatura i control de oxígeno disuelto
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases de teoría | 20 | 0,8 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Seminarios | 3 | 0,12 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Trabajo en equipo | 10 | 0,4 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Estudio | 38 | 1,52 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM24, CM15 |
CLASES DE TEORÍA (20h): Se impartirán clases magistrales en las que se introducirán los conceptos básicos del temario. Se intentará, siempre que sea posible material audiovisual o interactivo que ayude a la comprensión de conceptos
SEMINARIOS (3h): los seminarios tienen como objetivo reforzar los conceptos teóricos con casos prácticos representativos. Se utilizará un caso de estudio del uso de biorreactores en procesos reales. Se favorecerá la discusión y el trabajo en grupo.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Avaluación 1 (Tema 1 y 2) | 45% | 2 | 0,08 | CM15, CM16, KM23, SM24 |
| Avaluación 2 (Tema 3 y 4) | 45% | 2 | 0,08 | CM15, CM16, KM23, SM24 |
| Resolución de un caso práctico | 10% | 0 | 0 | CM15, CM16, KM23, SM22, SM23, SM24 |
- EVALUACIÓN :
Mediante (i) dos pruebas individuales escritas (indicadas como Evaluaciones 1 y 2 en el calendario) que combinarán preguntas de desarrollo con preguntas de aplicación de los conceptos adquiridos a casos prácticos, (ii) resolución de un caso práctico.
Para todo el alumnado que no haya superado la asignatura o no haya podido realizar las pruebas individuales por causa justificada, se hará una prueba escrita de recuperación (indicada como Recuperación en el calendario) que combinará preguntas de desarrollo con preguntas de aplicación de los conceptos adquiridos a casos prácticos. A esta prueba se podrán presentar quienes habiendo aprobado la asignatura deseen subir nota, en cuyo caso, realizarán la totalidad del examen. En este caso, la calificación se obtendrá con el examen de recuperación.
Para participar en la recuperación, el alumnado debe haber estado previamente evaluado en un conjunto de actividades el peso de las cuales equivalga a un mínimo de dos terceras partes de la calificación total de la asignatura o módulo. Por tanto, la calificación de "No Evaluable" se otorgará cuando las actividades de evaluación realizadas tengan una ponderación inferior al 67% en la calificación final.
Esta asignatura no prevé el sistema de evaluación única.
ASPECTOS COMPLEMENTARIOS:
- Para superar la asignatura es necesario obtener una calificación final igual o superior a 5/10, ya sea a través del promedio (con los pesos indicados en la tabla adjunta) o bien a partir de la prueba de recuperación.
- Sólo es necesario recuperar la parte de la materia correspondiente a las pruebas suspendidas (es decir, las prubas de evaluación eliminan materia).
- La calificación de “No evaluable” se otorgará cuando el conjunto de las actividades de evaluación realizadas sea inferior a las dos terceras partes de la calificación total de la asignatura.
Bibliografía
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)
Software
Durante las clases y las tareas propuestas es habitual el uso de EXCEL.
El trabajo voluntario que se propone en la asignatura emplea un programa específico (gratuito) AQUASIM, que se introducirá durante el curso y que se proporcionará para su utilización.
Lista de idiomas
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Prácticas de aula | 731 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 73 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |