Guía docente de Bioprocesos Industriales (20311A7)

Curso 2022/2023
Fecha de aprobación: 20/06/2022

Grado

Grado en Ciencia y Tecnología de los Alimentos

Rama

Ciencias

Módulo

Complementos de Formación

Materia

Bioprocesos Industriales

Curso

4

Semestre

1

Créditos

6

Tipo

Optativa

Profesorado

Teórico

  • Pedro Jesús García Moreno. Grupo: A
  • Javier Miguel Ochando Pulido. Grupo: A

Práctico

Pedro Jesús García Moreno Grupo: 1

Tutorías

Pedro Jesús García Moreno

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  • Primer semestre
    • Martes de 12:00 a 15:00 (Dpto. Iq)
  • Segundo semestre
    • Jueves de 09:00 a 12:00 (Dpto. Iq)
    • Viernes de 09:00 a 12:00 (Dpto. Iq)

Javier Miguel Ochando Pulido

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  • Primer semestre
    • Martes de 09:00 a 12:00 (Dpto. Iq)
    • Jueves de 09:00 a 12:00 (Dpto. Iq)
  • Segundo semestre
    • Martes de 09:00 a 12:00 (Dpto. Iq)
    • Jueves de 10:00 a 13:00 (Dpto. Iq)

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

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

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)

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

Competencias

General competences

  • CG01. Capacidad de expresarse correctamente en lengua española en su ámbito disciplinar 
  • CG02. Resolución de problemas 
  • CG03. Trabajo en equipo 
  • CG04. Capacidad de aplicar los conocimientos teóricos a la práctica 
  • CG05. Toma de decisiones 
  • CG06. Capacidad de compromiso ético 
  • CG07. Capacidad de análisis y síntesis 
  • CG08. Razonamiento crítico 
  • CG09. Motivación por la calidad 
  • CG10. Capacidad de organización y planificación 
  • CG11. Capacidad de gestión de la información 
  • CG12. Capacidad para adaptarse a nuevas situaciones 
  • CG13. Capacidad de sensibilización hacia temas medioambientales 
  • CG14. Diseño y gestión de proyectos 

Competencias Específicas

  • CE01. Reconocer y aplicar los fundamentos físicos, químicos, bioquímicos, biológicos, fisiológicos, matemáticos y estadísticos necesarios para la comprensión y el desarrollo de la ciencia y tecnología de los alimentos 
  • CE02. Conocer los modelos de producción de alimentos, su composición y propiedades físicas, físico-químicas y químicas para determinar su valor nutritivo y funcionalidad 
  • CE03. Conocer las técnicas y realizar análisis de alimentos que garanticen unas condiciones óptimas para el consumo humano 
  • CE06. Conocer, comprender y aplicar la metodología clásica y los nuevos procesos tecnológicos destinados a la mejora en la producción y tratamiento de los alimentos 
  • CE15. Informar, capacitar y asesorar legal, científica y técnicamente a la administración pública, a la industria alimentaria y a los consumidores para diseñar estrategias de intervención y formación en el ámbito de la ciencia y la tecnología de los alimentos 

Competencias Transversales

  • CT02. Capacidad de utilizar con desenvoltura las TICs 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

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 

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

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.

Práctico

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.
  • Práctica 3. Simulación de fermentadores. Influencia del inóculo inicial. Producción óptima de biomasa y de producto. Lavado de biomasa.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • Godia y otros (1998). Ingeniería Bioquímica. Ed Síntesis. BPOL/66.02 GOD ing
  • Dunn, Irving J.(1992). Biological reaction engineering : principles, applications with PC simulation. Ed VCH. FCI/55 132.
  • Atkinson (1986). Reactores bioquímicos. Ed Reverté. FCI/66 ATK rea
  • Liu, S. (2017). Bioprocess engineering : kinetics, sustainability, and reactor design (2nd ed.). Elsevier. FCI/66 LIU bio

Bibliografía complementaria

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

Enlaces recomendados

  • 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.
  • 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://ees.elsevier.com/bej.
  • Acceso al Biochemical Engineering Journal, con artículos accesibles para estudiantes UGR a través de conexión VPN

Metodología docente

  • 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. 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)

Evaluación Ordinaria

  • 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

Evaluación Extraordinaria

Constará de dos pruebas, realizada en un acto académico único. Se aplicará exclusivamente a los alumnos que no superen la asignatura en la convocatoria ordinaria. Siempre que superen la calificación de 5 sobre 10, se guardarán las notas de actividades propuestas, examen escrito o de prácticas de ordenador obtenidas en la convocatoria ordinaria. 

  • 70% 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.
  • 30% 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.

Evaluación única final

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".