Créditos ECTS Créditos ECTS: 6
Horas ECTS Criterios/Memorias Trabajo del Alumno/a ECTS: 99 Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 24 Clase Interactiva: 24 Total: 150
Lenguas de uso Castellano, Gallego
Tipo: Materia Ordinaria Grado RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Ingeniería Química
Áreas: Ingeniería Química
Centro Facultad de Biología
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Sin docencia (Extinguida)
Matrícula: No matriculable
El biorreactor es el núcleo principal de los procesos biotecnológicos a escala industrial, que presenta características específicas y diferenciadas de los reactores de la industria de procesos. El objetivo general del curso es introducir las bases del diseño y el funcionamiento de los biorreactores.
Los contenidos se estructuran en los siguientes temas:
TEMA 1: Introducción (5h: 3hE +2hTG)
Objetivo: Introducción a los aspectos básicos de los biorreactores y presentación de las configuraciones convencionales y otros modelos de biorreactores particularmente adaptados a incrementar la eficiencia de determinados bioprocesos. Descripción de procesos industriales. Diagramas de flujo.
Contenido:
1.1 Aspectos básicos de biorreactores: objetivos y factores que limitan la conversión; clasificación
1.2 Biorreactores con substratos sólidos: pilas, bandejas, tambor, lecho fijo, fluidizado
1.3 Biorreactores en fase líquida: configuraciones convencionales/no convencionales (airlift, biorreactores con retención celular, biorreactores con separación de producto, fotobiorreactores…)
TEMA 2: Cinética enzimática y microbiana (14.5h: 9hE+3hS+2,5I)
Objetivo: Descripción de los conceptos fundamentales de catálisis enzimática y microbiana, y ecuaciones de velocidad que describen dichos procesos. Métodos de inmovilización y posibles efectos en la transferencia de materia.
Contenido:
2.1 Cinética enzimática: reacciones con un solo substrato; reacciones con inhibición; variación de la actividad con la temperatura y el pH
2.2 Cinética microbiana: requerimientos para el crecimiento y formulación del medio de cultivo; estequiometría; rendimientos; crecimiento celular y cinética; modelos
2.3 Inmovilización de biocatalizadores: tipos; cinética de biocatalizadores inmovilizados
TEMA 3: Diseño de biorreactores ideales (16h: 7hE+4hS+5hI)
Objetivo: Análisis de biorreactores convencionales, asumiendo cinéticas sencillas y comportamiento hidráulico ideal, para obtener ecuaciones matemáticas aplicables para el diseño y operación de biorreactores.
Contenido:
3.1 Balances de materia aplicados a biorreactores
3.2 Reactor tanque agitado: discontinuo, fed-batch, continuo, en serie, recirculación celular
3.3 Reactor flujo pistón: recirculación celular
TEMA 4: Diseño de biorreactores reales (12h: 6hE+4hS+2hI)
Objetivo: Estudio de las desviaciones de comportamiento hidrodinámico ideal y efecto sobre la conversión y rendimiento del bioproceso. Suministro de oxígeno en cultivos aerobios, agitación en biorreactores de mezcla completa y procesos de esterilización. Aspectos asociados al cambio de escala. Descripción de las características y operación de los principales reactores non convencionales.
Contenido:
4.1 Flujo no ideal: DTR, modelos de flujo, determinación tiempo de mezcla
4.2 Aireación: determinación del kLa y dependencia de parámetros operacionales
4.3 Agitación: potencia consumida; agitación en sistemas aireados
4.4 Esterilización: tratamiento térmico (cinética y efecto de la temperatura); sistemas de esterilización en la práctica; otros tratamientos de inactivación
4.5 Cambio de escala: conceptos, criterios más habituales
TEMA 5. Bioseparaciones (2.5h: 2hE+0,5hS)
Eliminación de biomasa. Disrupción celular. Técnicas basadas en membranas. Extracción. Adsorción e Cromatografía.
Bibliografía básica
Biochemical Engineering and Biotechnology (2nd Edition) [0-444-63357-X]. Los alumnos tienen acceso a dicha bibliografía.
Najafpour, Ghasem
Texto completo dispoñible vía Elsevier ScienceDirect Books Complete
Bailey, J.E., e Ollis, D.F. Biochemical Engineering Fundamentals. 2nd ed. McGraw Hill, New York (1986).
Bibliografía complementaria
Aiba, S., et al. Biochemical Engineering. 2nd ed. University of Tokyo Press, Tokyo (1973).
Atkinson, B., e Mavituna, F. Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook. Stockton Press (1991).
Jagnow, G., e David, W. Biotecnología. Introducción con experimentos modelo. Ed. Acribia (1991).
Gòdia Casablancas, F., e López Santín, J. Ingeniería Bioquímica. Ed. Síntesis. Madrid (1998).
Moo-Young, M. Comprehensive Biotechnology. Pergamon Press (1985)
Rem, H., e Reed, G. Biotechnology. Verlag CEIME (1995)
Stroev, E.A., e Makarova, V.G. Laboratory Manual in Biochemistry. MIR (1989)
Wiseman, A. Handbook of Enzyme Biotechnology. Ellis Horwood (1985).
A continuación se describen las actividades formativas y las competencias que se trabajarán en cada una de ellas.
Clases expositivas Exposición de contenidos con apoyo de medios audiovisuales.
Resolución de ejercicio tipo en pizarra.
Uso del campus virtual.
Test periódico (herramienta online).
CG1;CG5;CB1;CB3;CB4;CB5;CT6;CE6
Clases interactivas seminarios
Resolución de ejercicios por parte de los alumnos de forma individual o grupos pequeños (2-3).
Utilización de hoja de cálculo.
Entrega de un ejercicio por boletín.
CG3;CG4;CG5;CB1;CB2;CB4;CT1;CT6;CE6
Clases interactivas informática Resolución de cinéticas. Introducción al manejo del simulador Superpro Designer y ejercicios prácticos.
Entrega de un ejercicio.
CG2;CB1;CB3;CT1;CE6
Tutoría grupo Trabajo por grupos (2-3) sobre biorreactor no convencional.
Presentación poster.
CG3;CG4;CG5;CB1;CB2;CB3;CB4;CT2*;CT3*;CT4*;CE6
Desarrollo de la docencia en el Escenario 1:
Se alternarán clases de teoría con seminarios en los que se evaluarán problemas aplicados a casos reales. Los contenidos teóricos básicos de la materia se enseñarán sobre la base de clases magistrales donde se explicarán y desarrollarán los mismos. Estas clases se apoyarán en la utilización de presentaciones en Power Point en el campus Virtual. La hoja de cálculo usada para la resolución de problemas será principalmente Excel. Las tutorías de grupo se centrarán en el estudio en mayor detalle de diferentes tipos de biorreactores o procesos biotecnológicos a través del uso de recursos bibliográficos on-line en el aula.
Desarrollo de la docencia en el Escenario 2:
Las sesiones de docencia expositiva se realizarán en Teams.
Las sesiones de docencia interactiva (seminarios) y de prácticas de ordenador se realizarán en el aula si el número de alumno lo permite y en caso contrario se alternará con clases virtuales en Teams.
Desarrollo de la docencia en el Escenario 3:
Las sesiones de docencia expositiva, interactiva e de laboratorio se realizarán en Teams.
En la fase final de la etapa docente, se tratará de motivar el alumno mediante la propuesta de aplicación de los conocimientos adquiridos a un ejemplo concreto referido a una instalación o producto industrial. Cada alumno presentará y defenderá las soluciones propuestas en cada caso en una sesión presencial (Escenario 1) o a través de la plataforma Teams (Escenarios 2 y 3).
El idioma de impartición será el castellano
Se llevará a cabo una evaluación continua del proceso de aprendizaje, mediante la asignación de 6 trabajos cortos: informes cortos (3) y resolución de problemas (3). Esta evaluación continua será la base para una primera calificación, que contará para el 60% de la calificación final, 10% para cada entrega. También se evaluarán los trabajos desarrollados en los talleres grupales y la calificación correspondiente constituirá el 10% de la calificación final. Al final de las clases habrá un examen teórico y práctico, incluyendo preguntas teóricas y resolución de problemas, que contará el 30% de la calificación final.
Evaluación del examen en el Escenario 1: Examen en el aula
Evaluación del examen en los Escenarios 2 y 3: Examen a través de la plataforma del Campus Virtuaql o Teams
En la primera y segunda oportunidad la evaluación es la misma y se mantienen las notas.
En caso de ejercicios o pruebas fraudulentas, se aplicarán las disposiciones del Reglamento para la Evaluación del Rendimiento Académico de los Estudiantes y para la Revisión de las Calificaciones.
La materia tiene una carga de trabajo equivalente a 6 ECTS que se reparten tal como se describe en la tabla.
Actividades Horas presenciales Horas no presenciales
Clases expositivas 27 45
Clases interactivas seminarios 11 22
Clases interactivas informática 10 10
Tutoría grupo 2 4
Tutoría individualizada 1 2
Examen y revisión 4 12
Total 55 95
Es recomendable que el alumno haya superado previamente las asignaturas Fundamentos de procesos biológicos, Termodinámica y cinética química y Bioquímica I.
La asignatura se impartirá en castellano.
Debe seguirse todas las indicaciones de las autoridades sanitarias y de la USC, para la protección de la salud del Covid-19.
Es necesario el uso del campus virtual así como de MS Teams.
PLAN DE CONTINGENCIA
A) Metodologías de la enseñanza
En relación con el desarrollo de actividades de enseñanza telemática, se llevarían a cabo de forma síncrona o asíncrona a través de MS Teams.
Desarrollo de la docencia en el Escenario 2:
Las sesiones de docencia expositiva se realizarán en Teams.
Las sesiones de docencia interactiva (seminarios) y de prácticas de ordenador se realizarán en el aula.
Desarrollo de la docencia en el Escenario 3:
Las sesiones de docencia expositiva, interactiva e de laboratorio se realizarán en Teams.
Recomendaciones para la enseñanza telemática:
Es necesario disponer de un ordenador con micrófono y cámara para realizar las actividades telemáticas que se programen durante el curso. Se recomienda adquirir equipos con entorno MS Windows, ya que otras plataformas no soportan algunos de los programas informáticos utilizados en las asignaturas, disponibles en la USC.
B) Sistemas de evaluación
Evaluación del examen en los Escenarios 2 y 3: Examen a través de las plataformas de Campus Virtual o MS Teams
Maria Teresa Moreira Vilar
Coordinador/a- Departamento
- Ingeniería Química
- Área
- Ingeniería Química
- Teléfono
- 881816792
- Correo electrónico
- maite.moreira [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
Miguel Mauricio Iglesias
- Departamento
- Ingeniería Química
- Área
- Ingeniería Química
- Teléfono
- 881816800
- Correo electrónico
- miguel.mauricio [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Profesor Ayudante Doctor LOU
| Lunes | |||
|---|---|---|---|
| 12:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula virtual |
| Martes | |||
| 12:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula virtual |
| 24.05.2021 16:00-20:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 01. Charles Darwin |
| 24.05.2021 16:00-20:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 02. Gregor Mendel |
| 12.07.2021 16:00-20:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 01. Charles Darwin |
| 12.07.2021 16:00-20:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 02. Gregor Mendel |