Planificaciones 7661 - Bioingeniería Docente responsable: MIYAGI STELLA MARIS 1 de 9

7661 - Bioingeniería
PLANIFICACIONES
Planificaciones
7661 - Bioingeniería
Docente responsable: MIYAGI STELLA MARIS
1 de 9
Actualización: 1ºC/2016
7661 - Bioingeniería
PLANIFICACIONES
Actualización: 1ºC/2016
OBJETIVOS
Que el alumno adquiera conocimientos sobre los procesos biológicos industriales, incluyendo el tratamiento
biológico de efluentes. Capacitarlo para que pueda cumplir las funciones profesionales de incumbencia en su
especialidad: diseño, determinación de parámetros de diseño, control de proceso, para lo cual es necesario
que tenga los conocimientos básicos de diseño, selección, salto de escala de reactores y procesos de
esterilización de medios a escala industrial.
CONTENIDOS MÍNIMOS
-
PROGRAMA SINTÉTICO
Introducción a la Bioingeniería. Esquema general de los procesos fermentativos: microorganismos productores,
medios de fermentación, productos. Tipo de procesos: batch, continuo, semicontinuo.
Descripción de equipos de fermentación. Equipos de laboratorio, de planta piloto e industriales. Sistemas de
medición y control.
Esterilización de medios de cultivo en escala industrial.
Esterilización por calor: batch y continua.
Esterilización de gases.
Cultivo batch, semicontinuo y continuo.
Análisis teórico. Etapa simple y multietapas.
Transferencia de masa. Provisión y demanda de oxígeno. Medición de KL a. Métodos.
Potencia suministrada a fermentadores, con y sin aeración.
Salto de escala. Concepto, criterios.
Tratatamiento biológico de efluentes. Generalidades. Legislación.
Procesos aeróbicos y anaeróbicos
PROGRAMA ANALÍTICO
PROGRAMA DE BIOINGENIERÍA INDUSTRIAL
UNIDAD 1:
1.Introducción a la Bioingeniería.
2.Esquema general de los procesos fermentativos: microorganismos productores, medios de fermentación,
productos obtenidos.
3.Tipos de procesos: batch, semicontinuo, continuo.
4.Equipos de fermentación. Equipos de Laboratorio, equipos de planta piloto, equipos industriales: descripción.
Sistemas de agitación. Sistemas de aeración. Sistemas de intercambio térmico. Sistemas de esterilización y
sellos de vapor. Sistemas de agregados estériles y de interconexiones. Sistemas de inoculación y
transferencia. Sistemas de medición y control.
5.Flow sheet de una planta de fermentación manual.
UNIDAD 2:
1.Esterilización de medios de cultivo en escala industrial.
2.Fermentaciones asépticas, semiasépticas y no asépticas. Concepto.
3.Esterilización por calor. Efecto de la temperatura en la velocidad de muerte térmica. Determinación
experimental. Ecuación de Arrhenius.
4.Esterilización batch. Métodos. Cálculo de perfiles de temperatura versus tiempo. Cálculo analítico del tiempo
de esterilización. Ecuación de diseño. Método experimental de comprobación de un diseño.
5.Esterilización continua. Método ATBT. Fundamentación. Esquema de equipos típicos de esterilización continua.
Análisis teórico. Curvas Gamma vs. Nr.
6.Esterilización de aire. Métodos. Esterilización por filtración: filtros de probabilidad y filtros absolutos.
Determinación experimental de eficiencia de colección. Diseño de filtros fibrosos.
UNIDAD 3:
2 de 9
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PLANIFICACIONES
Actualización: 1ºC/2016
1.Cultivo continuo. Principio del método, su origen y desarrollo.
2.Clasificación de los procesos continuos: sistemas continuos abiertos, cerrados. Sistemas semicontinuos.
3.Análisis teórico del cultivo semicontinuo.
4.Análisis teórico del cultivo continuo. Análisis de la curva de crecimiento de microorganismos. Ecuación de
Monod.
5.Sistemas continuos abiertos:
•Composición espacial constante. Una etapa simple. Capacidad de autorregulación. Productividad. Una etapa con
realimentación. Etapas múltiples.
•Sistemas continuos abiertos: composición espacial variable: reactor tubular.
6.Sistemas continuos cerrados. Tratamiento teórico. Recirculación total de células. Células separadas
mecánicamente del flujo de nutrientes. Células creciendo en interfase.
UNIDAD 4:
1.Transferencia de masa. Provisión y demanda de oxígeno. Teoría del doble film. Medición de oxígeno disuelto.
2.Solubilidad del oxígeno. Determinación de KLa. Métodos.
3.Potencia suministrada a los fermentadores. Potencia entregada con agitación mecánica. Análisis
dimensional. Sistemas con agitación y aeración. Número de aeración.
4.Salto de escala. Concepto. Criterios. Igualación de KLa.. Criterio de igual potencia por unidad de volumen.
Criterio de igual velocidad tangencial. Comparación de criterios. Salto de escala en fermentación con aeración y
sin agitación mecánica.
5.Controles de fermentación. Control de temperatura, espuma, oxígeno disuelto, potencia entregada, pH.
UNIDAD 5:
1.Tratamiento biológico de efluentes.
2.Tratamiento de aguas residuales, su necesidad. Reglamentaciones de vuelco. Disposición de subproductos
de tratamiento.
3.Tratamientos previos: preliminar, primario, químicos.
4.Tratamiento biológico: aeróbios y anaeróbios. Distintos tipos y equipos. Parámetros de diseño, grado de
depuración.
5.Tratamiento terciario.
BIBLIOGRAFÍA
•AIBA Biochemical Engineering
•Baylis Biochemical Engineering Fundamentals
•Wang Fermentation and Enzime Technology
•Atkins Reacciones bioquímicas
•Wiseman Principios de Biotecnología
•Web Biochemical Engineering
•Moser Bioprocess Technology
•Varios Biochemical and Biotechnology Handbook
•Publicaciones periódicas
RÉGIMEN DE CURSADA
Metodología de enseñanza
Teórico-prácticos obligatorios y clases de consultas
Modalidad de Evaluación Parcial
Una evaluación parcial. Un coloquio integrador para los alumnos que cumplan con las exigencias para
promover la materia.
3 de 9
7661 - Bioingeniería
PLANIFICACIONES
Actualización: 1ºC/2016
CALENDARIO DE CLASES
Semana
Temas de
teoría
Resolución
de problemas
<1>
15/08 al 20/08
Introducción a
la
Bioingeniería.
Esquema
general de
los procesos
fermentativos:
microorganis
mos
productores,
medios de
fermentación,
productos
obtenidos.
Tipos de
procesos:
batch,
semicontinuo,
continuo.
Equipos de
fermentación.
Equipos de
Laboratorio,
equipos de
planta piloto,
equipos
industriales:
descripción
<2>
22/08 al 27/08
Sistemas de
agitación.
Sistemas de
aeración.
Sistemas de
intercambio
térmico.
Sistemas de
esterilización y
sellos de
vapor.
Sistemas de
agregados
estériles y de
interconexion
es. Sistemas
de inoculación
y
transferencia.
Sistemas de
medición y
control.
Flow sheet
de una planta
de
fermentación
manual.
Planta piloto
Controles de fermentación
<3>
29/08 al 03/09
Esterilización
de medios de
cultivo en
escala
industrial.
Fermentacion
es asépticas,
semiaséptica
s y no
asépticas.
Concepto.
Esterilización
por calor.
Efecto de la
temperatura
Esterilización batch
Laboratorio
4 de 9
Otro tipo
Fecha entrega
Informe TP
Bibliografía
básica
7661 - Bioingeniería
Semana
Temas de
teoría
PLANIFICACIONES
Resolución
de problemas
Laboratorio
en la
velocidad de
muerte
térmica.
Determinación
experimental.
Ecuación de
Arrhenius.
Esterilización
batch.
Métodos.
Cálculo de
perfiles de
temperatura
versus
tiempo.
Cálculo
analítico del
tiempo de
esterilización.
Ecuación de
diseño.
Método
experimental
de
comprobación
de un diseño.
<4>
05/09 al 10/09
Esterilización
Esterilización continua
continua.
Método
ATBT.
Fundamentació
n. Esquema
de equipos
típicos de
esterilización
continua.
Análisis
teórico.
Curvas
Gamma vs.
Nr.
<5>
12/09 al 17/09
Esterilización
de aire.
Métodos.
Esterilización
por filtración:
filtros de
probabilidad
y filtros
absolutos.
Determinación
experimental
de eficiencia
de colección.
Diseño de
filtros
fibrosos.
Esterilización de aire
<6>
19/09 al 24/09
Cultivo
continuo.
Principio del
método, su
origen y
desarrollo.
Clasificación
de los
procesos
continuos:
sistemas
continuos
abiertos,
cerrados.
Cultivo batch
Cultivo semibatch
Actualización: 1ºC/2016
5 de 9
Otro tipo
Fecha entrega
Informe TP
Bibliografía
básica
7661 - Bioingeniería
Semana
Temas de
teoría
PLANIFICACIONES
Resolución
de problemas
Laboratorio
Sistemas
semicontinuos
.
Análisis
teórico del
cultivo
semicontinuo.
Análisis
teórico del
cultivo
continuo.
Análisis de
la curva de
crecimiento
de
microorganis
mos. Ecuación
de Monod.
<7>
26/09 al 01/10
Sistemas
Cultivo continuo
continuos
abiertos:
•Composición
espacial
constante.
Una etapa
simple.
Capacidad
de
autorregulación
.
Productividad.
Una etapa
con
realimentación.
Etapas
múltiples.
•Sistemas
continuos
abiertos:
composición
espacial
variable:
reactor
tubular.
<8>
03/10 al 08/10
Sistemas
continuos
cerrados.
Tratamiento
teórico.
Recirculación
total de
células.
Células
separadas
mecánicame
nte del flujo
de nutrientes.
Células
creciendo en
interfase.
<9>
10/10 al 15/10
Cultivo
continuo
contaminación
y mutación
Cultivo continuo
<10>
17/10 al 22/10
<11>
24/10 al 29/10
Actualización: 1ºC/2016
Transferencia
de masa.
Provisión y
demanda de
oxígeno.
6 de 9
Otro tipo
Fecha entrega
Informe TP
Bibliografía
básica
7661 - Bioingeniería
Semana
Temas de
teoría
PLANIFICACIONES
Resolución
de problemas
Actualización: 1ºC/2016
Laboratorio
Teoría del
doble film.
Medición de
oxígeno
disuelto.
Solubilidad
del oxígeno.
Determinación
de KLa.
Métodos.
Potencia
suministrada
a los
fermentadore
s. Potencia
entregada
con agitación
mecánica.
Análisis
dimensional.
Sistemas con
agitación y
aeración.
Número de
aeración.
<12>
31/10 al 05/11
Salto de
escala.
Concepto.
Criterios.
Igualación de
KLa.. Criterio
de igual
potencia por
unidad de
volumen.
Criterio de
igual
velocidad
tangencial.
Comparación
de criterios.
Salto de
escala en
fermentación
con aeración y
sin agitación
mecánica.
Transferencia de masa, potencia y salto de
escala
<13>
07/11 al 12/11
Controles de
fermentación.
Control de
temperatura,
espuma,
oxígeno
disuelto,
potencia
entregada, pH
Salto de escala
<14>
14/11 al 19/11
Tratamiento
biológico de
efluentes.
Tratamiento
de aguas
residuales,
su
necesidad.
Reglamentaci
ones de
vuelco.
Disposición de
subproductos
de
tratamiento.
7 de 9
Otro tipo
Fecha entrega
Informe TP
Bibliografía
básica
7661 - Bioingeniería
Semana
Temas de
teoría
PLANIFICACIONES
Resolución
de problemas
Actualización: 1ºC/2016
Laboratorio
Tratamientos
previos:
preliminar,
primario,
químicos.
Tratamiento
biológico:
aeróbios y
anaeróbios.
Distintos
tipos y
equipos.
Parámetros
de diseño,
grado de
depuración.
Tratamiento
terciario.
<15>
21/11 al 26/11
<16>
28/11 al 03/12
8 de 9
Otro tipo
Fecha entrega
Informe TP
Bibliografía
básica
7661 - Bioingeniería
PLANIFICACIONES
Actualización: 1ºC/2016
CALENDARIO DE EVALUACIONES
Evaluación Parcial
Oportunidad
Semana
Fecha
Hora
1º
10
11/05
18:00
2º
15
15/06
18:00
3º
16
22/06
18:00
4º
9 de 9
Aula