Diseño de Biorreactores Paola D. Bustos Gutiérrez 2019-2 Sesiones teóricas Horarios Sección 1 Lunes 09.40 – 11.00 h Martes 12.40 – 14.00 h Sección 2 Lunes 12.40 – 14.00 h Jueves 09.40 – 11.00 h Sesiones prácticas Sección 1 Jueves 12.40 – 14.00 h Sección 2 Jueves 15.40 – 17.00 h 2 Temario general 1. Reconocer tipos de microorganismos, condiciones de crecimiento e importancia en el desarrollo de los procesos industriales. 2. Diferenciar elementos usuales de un biorreactor y los distintos tipos de reactores biológicos existentes 3. Enzimas 4. Modelar el crecimiento de microorganismos y la formación de productos en reactores biológicos ideales. 5. Diseñar biorreactores haciendo uso de cinéticas de crecimiento, fenómenos de transporte y criterios de escalamiento. 3 Evaluaciones Exigencia de las evaluaciones 60% Evaluaciones escritas (5) 50% Trabajo personal y grupal (talleres, tareas) 15% Actividades prácticas 15% Proyecto (Diseño de Biorreactor) 20% 4 Fechas Fecha Temario 22.08 Microorganismos - Características e importancia en la industria de los Bioprocesos 09.09 Tipos de reactores biológicos y elementos usuales 07.10 Enzimas y cinéticas enzimáticas 07.11 Diseño de reactores biológicos ideales (Cinéticas de crecimiento microbiano) 28.11 Fenómenos de transporte y Escalamiento en Reactores biológicos 05.12 Defensa de Proyecto 09.12 Evaluación recuperativa 16.12 Evaluación integradora (nota < 4.0) 5 Capítulo 1 Microorganismos y su importancia en la Industria de Procesos 6 BIOPROCESOS Materias primas PROCESOS CAJA NEGRA Productos Subproductos 7 Reacciones Químicas Reacciones Biológicas Homogéneas y Heterogéneas Mayormente heterogéneas Presente o ausente Siempre presente Especificidad del catalizador Regular Alta Rangos de Operación Amplios Acotados Estequiometría Conocida Desconocida Recuperación del Catalizador Si No Complejidad de las reacciones Baja Alta Costos de recuperación de productos Bajos Altos Predecibles Depende del m.o. No Si Homogeneidad Catalizador Velocidades de reacción Cambios del catalizador durante operación 8 9 10 11 ¿Qué entendemos por biotecnología? 12 Toda aplicación técnica que utiliza sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos. También involucra el uso o desarrollo de métodos para la manipulación genética. (FAO, 2000) 13 ¿Qué entendemos por ingeniería de Bioprocesos? 14 Diseño y desarrollo de equipos y procesos para la obtención de productos industriales de valor ¿Qué entendemos a partir materiales biológicos. por de Ingeniería de Bioprocesos? (Shuler, Kargi, DeLisa, 2017) 15 Saccharomyces cerevisiae 16 Saccharomyces carlsbergensis 17 18 Pediococcun cerevisiae Kluyveromyces marxianus Aspergillus oryzae 19 Penicillium roqueforti Penicillium camemberti Piophila casei 20 21 AMPLIANDO LA CAJA NEGRA EN BIOPROCESOS Pretratamiento Clasificar - Moler/Pulverizar Tamizar Hidrolizar – Esterilizar Preparar inóculos Formular medios de cultivo Reacción biológica CAJA NEGRA Posttratamiento Proceso aguas abajo Filtración – Centrifugación – Sedimentación – Floculación – Disrupción celular – Extracción – Micro/Ultra filtración – Precipitación – Cristalización – Cromatografía – Evaporación – Liofilización – Congelación – Secado - Envasado 22 Muestreo Selección de microorganismo y medio de cultivo Cultivo en medio sólido Cultivo a escala de laboratorio (Optimización) Producción planta piloto Producción industrial Recuperación de biomasa y/o materiales de interés (Bioseparaciones) Estabilización (Purificación y/o aumento de vida útil) Empaquetado y venta 23
