Guía docente de Bioprocesos Industriales (20311A7)

Tener cursado el módulo de Tecnología de los alimentos. Se puede cursar en 3º o 4º curso.

Cinética enzimática. Cinética del cultivo de microorganismos. Biocatalizadores inmovilizados. Biorreactores. Reactores enzimáticos. Fermentadores discontinuos. Fermentadores continuos. Agitación, aireación y esterilización. Operaciones de separación.

El alumno que supere la asignatura debería ser capaz de:

• Desarrollar y determinar parámetros de modelos cinéticos de procesos enzimáticos y microbiológicos
• Plantear e interpretar la investigación experimental de la cinética de un proceso enzimático o microbiológico
• Desarrollar modelos de biorreactores para la optimización de su funcionamiento
• Desarrollar las operaciones de separación necesarias para la concentración o purificación de un producto

TEMARIO TEÓRICO:

• TEMA 1. Bioprocesos industriales. Procesos enzimáticos y procesos de fermentación. Aplicaciones industriales.

• TEMA 2. Cinética enzimática. Modelización de las reacciones enzimáticas. Determinación de parámetros cinéticos. Variación de la actividad enzimática con el pH y la temperatura.

• TEMA 3. Biorreactores. Balances de materia y energía. Reactores tanque agitado. Reactores flujo de pistón. Flujo no ideal.

• TEMA 4. Reactores enzimáticos. Influencia de la desnaturalización de la enzima. Reactores con enzimas inmovilizadas.

• TEMA 5. Biocatalizadores inmovilizados. Técnicas de inmovilización. Cinética de biocatalizadores inmovilizados.

• TEMA 6. Cinética del cultivo de microorganismos. Modelización del crecimiento de microorganismos. Rendimientos. Determinación de parámetros cinéticos.

• TEMA 7. Fermentadores discontinuos. Ciclo de fermentación. Optimización de la producción de biomasa o producto. Operación semicontinua.

• TEMA 8. Fermentadores continuos. Productividad de biomasa y producto. Limitación por lavado. Recirculación de biomasa. Estabilidad.

• TEMA 9. Agitación, aeración, esterilización. Transmisión del calor. Transferencia de oxígeno. Esterilización de medios de cultivo.

• TEMA 10. Operaciones de separación. Disrupción celular. Separación de insolubles. Concentración. Purificación.

TEMARIO PRÁCTICO:

Prácticas/Seminarios

• PRÁCTICA 1. Estimación de parámetros cinéticos. Regresión lineal y múltiple. Estimación por mínimos cuadrados.
• PRÁCTICA 2. Simulación de reactores enzimáticos. Mecanismos de reacción. Modos de operación. Influencia de la temperatura en la actividad enzimática. Utilización de software en Inglés.
• PRÁCTICA 3. Simulación de fermentadores. Influencia del inóculo inicial. Producción óptima de biomasa y de producto. Lavado de biomasa. Utilización de software en Inglés.

• Atkinson, B. Reactores bioquímicos, 2014. Ed Reverté. FCI/66 ATK rea.
• Dunn, I.J., Heinzle, E., Prenosil, J.E. Biological reaction engineering: principles, applications with PC simulation, 1992. Ed VCH. FCI/55 132.
• Liu, S. Bioprocess engineering: kinetics, sustainability, and reactor design, 2017. Elsevier. FCI/66 LIU bio.
• Singh, L., Yousuf, A., Mahapatra, D.M. Bioreactors Sustainable Design and Industrial Applications in Mitigation of GHG Emission, 2020, Elsevier.

• Madrid Cenzano, A. Nuevo Manual de industrias alimentarias, 2001. AMV ediciones.
• Voet, D., Voet, J.G., Pratt, C.W. Fundamentos de bioquímica : la vida a nivel molecular, 2007. Ed. Médica panamericana. FCI/577 VOE fun.

• https://berkeley-madonna.myshopify.com. Página oficial del programa Berkeley Madonna donde están disponibles las últimas versiones para su descarga, así como tutoriales y material de apoyo. Información en Inglés.
• https://ebookcentral.proquest.com/lib/ugr/detail.action?pqorigsite=primo&docID=4661587. Acceso electrónico al libro Bioprocess engineering: kinectics, sustainability and reactor design (Liu, 2017).
• https://www.sciencedirect.com/journal/biochemical-engineering-journal. Acceso al Biochemical Engineering Journal, con artículos accesibles para estudiantes UGR a través de conexión VPN

• MD01. LECCIÓN MAGISTRAL/EXPOSITIVA. Expondrá claramente los objetivos principales del tema y desarrollará en detalle de forma sistemática y ordenada los contenidos necesarios para una correcta comprensión de los conocimientos. Son impartidas por profesorado de forma presencial, los cuales disponen de los medios audiovisuales más avanzados, incluida conexión a Internet en las aulas y sistemas de grabación.  
• MD03. RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Y ESTUDIO DE CASOS PRÁCTICOS. Se plantearán problemas numéricos relacionados con la materia de las clases teóricas que se desarrollarán de forma individual o grupal. En el estudio de casos prácticos, el estudiante se enfrenta a un problema concreto que describe una situación de la vida real. Se desarrolla en pequeños grupos de trabajo que deberán analizar los hechos para llegar a una decisión razonada. 
• MD11. TUTORÍAS. Ofrecen apoyo y asesoramiento, personalizado o en grupos con un pequeño número de estudiantes, para abordar las tareas encomendadas en las actividades formativas indicadas previamente o específicas del trabajo personal. El profesor jugará un papel activo, orientando hacia un aprendizaje de colaboración y cooperación, a lo largo de todo el curso. 

• 60% Examen escrito de conocimientos teórico-prácticos (SE1). Competencias evaluadas: CG 1, 2, 4, 5, 7 y 8; CB 1-3; CE 1, 2 y 6. Será obligatorio tener una nota mínima de 5 sobre 10.
• 10% Examen de prácticas de ordenador (SE2). Competencias evaluadas: CG 1, 2, 4, 5, 7 y 8; CB 1-3; CT 2; CE 1, 2 y 6. Será obligatorio tener una nota mínima de 5 sobre 10.
• 25% Actividades propuestas individuales y grupales (SE3). Competencias evaluadas: CG 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11 y 14; CB 1-5; CT 2; CE 1, 2, 6 y 15.
• 5% Asistencia y participación activa en clase (SE4). Competencias evaluadas: CG 1, 2, 3, 6 y 10

Se realizará en un solo acto académico e incluirá dos pruebas:

• 80% Examen escrito de conocimientos teórico-prácticos (SE1). Competencias evaluadas: CG 1, 2, 4, 5, 7 y 8; CB 1-3; CE 1, 2 y 6. Será obligatorio tener una nota mínima de 5 sobre 10.
• 20% Examen de prácticas de ordenador (SE2). Competencias evaluadas: CG 1, 2, 4, 5, 7 y 8; CB 1-3; CT 2; CE 1, 2 y 6. Será obligatorio tener una nota mínima de 5 sobre 10.

Se aplicará a aquellos estudiantes que le sea concedida de acuerdo a la “NORMATIVA DE EVALUACIÓN Y DE CALIFICACIÓN DE LOS ESTUDIANTES DE LA UNIVERSIDAD DE GRANADA".

ALUMNOS CON NECESIDADES ESPECÍFICAS DE APOYO EDUCATIVO (NEAE) Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la Universidad de Granada, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas a los estudiantes con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE), conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada, publicada en el Boletín Oficial de la Universidad de Granada nº 112, de 9 de noviembre de 2016. INCLUSIÓN Y DIVERSIDAD DE LA UGR En el caso de estudiantes con discapacidad u otras necesidades específicas de apoyo educativo, el sistema de tutoría deberá adaptarse a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la Universidad, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesor, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.