Asignatura: 4I6 OPERACIONES DE SEPARACIÓN Y

Asignatura: 4I6 OPERACIONES DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
Curso: Segundo.
Cuatrimestre: Segundo.
Créditos: 4.5
Área de conocimiento (Departamento): Ingeniería Química.
Tipo: Optativa.
Profesorado:
Clases Teóricas: Dra. Mª Fuensanta Máximo Martín.
Clases Prácticas: Dra. Mª Fuensanta Máximo Martín.
Horario de Tutorías: Lunes, martes y miércoles de 17 a 18 horas.
Tutoría Electrónica: SI
Descriptores:
Principios que rigen los diversos procesos de separación y purificación implicados en la producción de
bioproductos. Diseño de dichos procesos. Tratamientos finales y operaciones complementarias.
Presentación de la asignatura:
Los bioprocesos generan muchos productos útiles que pueden ser muy interesantes desde el punto de vista de su
explotación comercial. Las operaciones o etapas individuales del proceso cuya finalidad es la separación y
purificación de estos productos se denominan operaciones básicas. Aunque los productos biotecnológicos
difieren mucho unos de otros, también tienen características comunes y que a la vez los diferencian de otros
productos obtenidos por tecnologías convencionales. La mayor parte de los bioprocesos incluyen una o varias
etapas de las siguientes operaciones básicas de separación y purificación: centrifugación, cromatografía, diálisis,
disrupción celular, precipitación, filtración, extracción líquido-líquido, etc.
Objetivos:
El estudio de los esquemas de recuperación de distintos productos biotecnológicos a partir de mezclas complejas
que los contienen en concentraciones bajas (como es el caso de muchos caldos de fermentación) según la
secuencia general de etapas: separación de células, aislamiento primario, purificación y aislamiento final. La
descripción de los principios que rigen las operaciones básicas más importantes, así como de los dispositivos en
los que se pueden llevar a cabo a diferentes escalas. La introducción al diseño y al escalado de las operaciones de
recuperación de bioproductos más generalmente utilizadas. También la comparación de operaciones básicas que
puedan utilizarse como alternativas en las diferentes etapas del proceso.
Conocimientos previos necesarios:
El alumno debe tener conocimientos de ingeniería química (balances de materia y fenómenos de transporte), de
bioquímica, y de cálculo integral y diferencial.
Conocimientos habilidades y destrezas que debe adquirir el alumno:
Debe conocer lo que es una operación básica y ser capaz de describir de forma general las etapas del proceso de
recuperación del producto. Debe comprender la teoría y práctica de la filtración, así como los principios de la
centrifugación, incluidas las consideraciones de cambio de escala. Debe estar familiarizado con los distintos
métodos para la dispersión de células a distintas escalas. Debe comprender el concepto de etapa ideal. Debe ser
capaz de analizar las extracciones líquido-líquido en términos de coeficiente de reparto, rendimiento de producto
y factor de concentración, así como conocer las diferentes formas de contacto y afrontar el diseño de algunos de
los dispositivos de extracción. Debe comprender los principios de las operaciones de adsorción y el diseño de
adsorbentes de lecho fijo. Debe aprender las diferentes formas de provocar la precipitación de los productos
biotecnológicos y de las impurezas que las acompañan y de discernir cual es más conveniente en cada caso
particular. Debe conocer los diferentes tipos de cromatografía utilizada para la separación a escala preparativa de
biomoléculas, comprender los conceptos de migración diferencial, zona de dispersión y resolución en
cromatografía, conocer qué condiciones de operación favorecen el rendimiento de la cromatografía y ser capaz
de describir los procedimientos de cambio de escala para columnas cromatográficas. Adquirir ciertas nociones
de filtración tangencial y electroforesis desde el punto de vista de las operaciones de purificación de
bioproductos.
Programa de clases teóricas:
Bloque I: Introducción.
1.- Introducción a las bioseparaciones. Estrategias de diseño.
Bloque II: Eliminación de insolubles.
2.- Filtración.
3.- Sedimentación-Centrifugación.
4.- Disrupción celular.
Bloque III: Separación-concentración.
5.- Extracción líquido-líquido.
6.- Adsorción.
Bloque IV: Purificación.
7.- Precipitación.
8.- Cromatografía.
9.- Otros métodos de purificación del producto: Ultrafiltración y Electroforesis.
Programa de clases prácticas:
Seminarios y problemas relacionados con la materia.
Metodología didáctica:
Los conceptos básicos de cada tema se expondrán en forma de clases teóricas. Antes del comienzo de las clases
teóricas se proporcionará al alumno el material necesario para que pueda seguir las explicaciones tomando las
mínimas anotaciones. También se realizarán clases de problemas y se plantearán casos prácticos, que serán
seleccionados para acercar a los alumnos a la realidad de los procesos de la industria biotecnológica.
Sistema y criterios de evaluación:
Si el número de alumnos lo permite, se realizará la evaluación continua de los mismos basada en el desarrollo de
las clases teóricas, en el de las clases de problemas y de los seminarios. Además se plantearán problemas para
que los alumnos los resuelvan de forma individual y casos prácticos que también deberán discutir por escrito y
entregar.
Para los alumnos que no deseen asistir de forma regular a las clases y que no realicen los trabajos planteados (y
para el resto de alumnos de forma voluntaria), o en el caso de que el número de alumnos sea demasiado alto, se
realizará un examen escrito que constará de dos partes: teoría y problemas. La calificación de la parte teórica
supondrá el 40% de la calificación final y la parte de problemas el 60% restante. Para aprobar la asignatura la
media de las calificaciones de ambas partes (puntuadas sobre 10), debe ser como mínimo igual a 5.
Bibliografía:
1. R.G. Harrison, P. Todd, S.R. Rudge y D.P. Petrides. “Bioseparations Science and Engineering”. Oxford
University Press, 2003.
2. P. A. Belter, E. L. Cussler y W. S. Hu. “Bioseparations. Downstream processing for Biotechnology”. John
Wiley & Sons, 1988.
3. P. M. Doran. “Principios de Ingeniería de los Bioprocesos”. Editorial Acribia, 1998.
4. J. A. Asenjo. “Separation Process in Biotechnology”. Marcel Dekker, 1990.
5. M.S. Verral y M.J. Hudson. “Separations for Biotechnology”. Ellis Horwood Limited, 1987.
6. L. R. Weatherley. “Engineering Processes for Bioseparations”. Butterworth- Heinemann, 1994.