Temario Curso Bioingeniería

Curso Bioingeniería
El presente curso pretende dar al alumno la información y formación necesarias para
que a través de estos conceptos de Biotecnología, aborde los problemas biotecnológicos
integrando los aspectos bioquímicos, microbiológicos e ingenieríles.
Temario
1 Inroducción a la Bioingeniería y Modelamiento Matemático Dr. R. Vazquez D.
2.1 Estequiometría, Bioenergética y Termodinámica
del crecimiento
* Balance elemental
* Bioenergética
* Grado de reducción y balance de energía
Dr. R. Vazquez D.
2.2 Balances bioquímicamente estructurados
Dr. O.T. Ramírez R.
3 Introducción al ISIM (simulación numérica)
Dr. A. López-Munguía
4 Crecimiento Microbiano y Cultivo en lote .
Dr. A. López-Munguía
* Diseño y balance de un medio de cultivo
* Métodos para medir el crecimiento de cultivos
* Cinética del crecimiento microbiano (Ecuación de Monod y otros modelos)
* Cinética y rendimiento en la producción del producto (Leudeking Piret)
* Crecimiento microbiano y su relación con el medio ambiente
* Inhibición química (Competitiva y no-competitiva)
* Inhibición por sustrato
5.1 Cultivo continuo
Dr. O.T. Ramírez R.
* Clasificación de los sistemas de cultivo continuo
* Teoría del quimiostato
* Productividad en cultivo continuo
* Limitación de diferentes nutrientes en cultivo continuo
* Modalidades del quimiostato (en serie, con recirculación interna o externa)
* Cultivos continuos en reactores tubulares
* Usos del cultivo continuo
5.2 Cultivo alimentado: Flujo constante y exponencial
* Cultivo alimentado cíclico
* Comparación entre los distintos tipos de cultivo
* Otros modos de operación (perfusión, flujo tapón)
Dr. O.T. Ramírez R.
6 Ingeniería de rutas metabólicas
Dr. A. Martínez
7 Esterilización : Por Calor, Química, Radiación, Filtración
Dr. L. Serrano
8 Transferencia de masa (oxígeno) en sistemas de fermentación
* Mecanismos de transporte: difusional, convectivo
Dr. E. Galindo
* Movimiento aleatorio y la ecuación de difusión
* Metodos para determinar coeficientes de difusión
8.2 Transferencia de masa en sistemas heterogéneos (catálisis) Dr. A. López-Munguía
8.3 Transferencia de masa (continuación)
* Difusión en líquidos biológicos
* Difusión en soluciones de macromoléculas
* Predicción de coeficientes difusionales
* Difusión en geles
* Efectos difusionales en el cultivo de hongos
* Efectos difusionales en enzimas inmovilizadas
* Bases de la transferencia de oxígeno en fermentadores
* Coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno (kLa)
* Métodos para medir kLa
* Correlaciones para estimar kLa
* Transporte de momentum (mezclado y reología)
Dr. E. Galindo
9 Ley de Newton de viscosidad
Dr. E. Galindo
* Métodos para medir viscosidad
* Fluidos no Newtonianos (modelos reologicos básicos)
* Características reológicas de caldos de fermentación
* Patrones de flujo
* Velocidad de deformación promedio
* Definición de mezclado
* Velocidad de deformación y esfuerzos de corte
* Velocidad del fluido
* Flujo vs velocidad de deformación
* Medición del consumo de potencia por agitación
* Curvas de potencia (con y sin aireación)
* Tipos básicos de impulsores
* Curvas de potencia con fluidos no Newtonianos
* Caida de potencia debida a la aireación
* Nuevas geometrías de impulsores
* Indicadores de la calidad del mezclado (grado de homogenización, tiempo de
mezclado, tiempo de recirculación)
Selección y diseño de fermentadores
* Características de fermentadores
* Tipos basicos de fermentadores y sus variantes
* Características típicas de tanques agitados
* Comparación de fermentadores en términos de transferencia de oxígeno
y mezclado
* Matraces agitados
* Fermentadores de laboratorio y banco
* Fermentadores piloto
* Fermentadores industriales
* Diseño básico de fermentadores
* Dimensiones geomÈtricas
* Tipo y número de impulsores
* Capacidad del motor
* Capacidad para mezclar el líquido y el gas
* Capacidad para transferir oxígeno
* Capacidad para transferir calor
* Bases del diseño mecánico
10 Escalamiento ascendente y descendente
* Definición
* Criterios de escalamiento / metodologías
* Ejemplos planta piloto
Dr. O.T. Ramírez R.
11 Operaciones de separación y purificación en Biotecnología
Dr. R. Vazquez D.
Bibliografía General
* Quintero R.; "Ingeniería bioquímica: Teoría y aplicaciones", 1993, Ed. Alhambra
Mexicana, 3a. Reimp.
* Tejeda A., Montesinos R.M, Guzmán R.; "Bioseparaciones", 1995, Ed. Unison
* Bu'Lock J., Kristiansen B.; "Basic Biotechnology", 1987, Academic Press
* Lee J.M.; "Biochemical Engineering"
* Baley J.E., Ollis D.F.; "Biochemical Engineering Fundamentals", 1977, Mc Graw
Hill, 2nd Ed.
* VanHolde, K. E. (1971)"Introduction to transport processes: diffusion, Physical
Biochemistry, Foundations of Modern Biochemistry Series, Prentice Hall Int., pp. 7997.
* Geankoplis, C. J. (1978) "Principles of mass transfer" (secciones 5.1, 5.3 y 5.4),
Transport Processes and Unit Operations, Allyn & Bacon, Boston, pp. 263-266 y 277286.