Guía docente de Ingeniería Bioquímica (22011B4)

Se recomienda haber cursado la asignatura de Cinética Química Aplicada y Reactores Químicos

Cinética enzimática. Cultivo de microorganismos y células. Enzimas y microorganismos inmovilizados. Diseño, optimización y control de reactores enzimáticos. Reactores con enzimas inmovilizadas. Reactores con la enzima retenida mediante membranas. Biorreactores industriales discontinuos y continuos. Operación fed-batch. Recirculación de Biomasa. Separación y purificación de productos intracelulares. Criterios utilizados para el cambio de escala.

• Desarrollar modelos de los reactores en los que se producen transformaciones catalizadas por enzimas, tanto "in vitro" reactores enzimáticos, como "in vivo" fermentadores.
• Determinar la configuración y tamaño del biorreactor más adecuado para un propósito concreto.
• Analizar la sensibilidad del funcionamiento de un biorreactor a una variación de los parámetros de operación y por consiguiente su estabilidad y condiciones óptimas de operación.
• Desarrollar métodos para la separación de los productos de fermentación.
• Realizar estudios bibliográficos relacionados con la asignatura y sintetizar resultados expresándolos de manera oral y escrita.

• Tema 1. Estructura, función y aplicaciones industriales de las enzimas.
• Tema 2. Cinética enzimática. Catálisis enzimática. Clasificación de las enzimas. Modelización de las reacciones enzimáticas. Determinación de parámetros cinéticos. Inhibición y activación. Variación de la actividad enzimática con el pH y la temperatura.
• Tema 3. Reactores enzimáticos homogéneos. Configuración. Modelización. Influencia de la desnaturalización de la enzima. Balances de materia y energía. Reactores tanque agitado. Reactor fed-batch. Reactores flujo de pistón. Reactores en serie. Sistemas con pérdida de actividad enzimática por desnaturalización.
• Tema 4. Biocatalizadores inmovilizados. Técnicas de inmovilización. Cinética de biocatalizadores inmovilizados. Reactores con enzimas inmovilizadas. Aplicaciones.
• Tema 5. Cinética del cultivo de microorganismos. Estequiometría de las fermentaciones. Rendimientos y generación de calor. Modelización del crecimiento de microorganismos. Cinética de consumo de sustrato y formación de producto. Determinación de parámetros cinéticos. Balances de materia a fermentadores discontinuos y continuos. Optimización de la producción de biomasa o producto en fermentadores continuos. Limitación por lavado. Sistemas de fermentadores en serie y con recirculación de biomasa
• Tema 6. Aeración, agitación, esterilización. Transferencia de oxígeno. Agitación en sistemas con y sin aeración. Esterilización de medios de cultivo.
• Tema 7. Operaciones de separación. Separación de materiales biológicos. Secuencias de purificación. Disrupción celular. Separación de insolubles. Concentración. Purificación.

• Ajuste a modelos cinéticos y estimación de parámetros.
• Simulación dinámica de reactores enzimáticos y fermentadores.
• Diseño de biorreactores, sistemas de aeración, esterilización y procesado downstream.

• Godia y otros (1998). Ingeniería Bioquímica. Ed Síntesis. BPOL/66.02 GOD ing
• Dunn, I.J., Heinzle, E., Ingham, J., Prenosil, J.E. (2003). Biological Reaction Engineering.Dynamic Modelling Fundamentals with Simulation Examples. (2nd. ed.) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
• Katoh, Horiuchi, J., & Yoshida, F. (2015). Biochemical engineering(2nd ed.). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Recurso electrónico UGR.
• Liu, S. (2017). Bioprocess engineering : kinetics, sustainability, and reactor design (2nd ed.). Elsevier. FCI/66 LIU bio

• Nielsen, Villadsen, J., & Lidén, G. (2003). Bioreaction Engineering Principles (2nd ed.). Springer US. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-0767-3. Recurso elecrónico UGR.
• Voet, D., Voet, J.G., Pratt, C.W.(2007). Fundamentos de bioquímica : la vida a nivel molecular.Ed. Médica panamericana. FCI/577 VOE fun.

• Página oficial del programa Berkeley Madonnadonde están disponibles las últimas versiones para su descarga, así como tutoriales y material de apoyo.
• Acceso electrónico al libro Bioprocess engineering: kinectics, sustainability and reactor design(Liu, 2017).
• Acceso al Biochemical Engineering Journal, con artículos accesibles para estudiantes UGR a través de conexión VPN

• MD01. Lección magistral/expositiva 
• MD02. Resolución de problemas y estudio de casos prácticos o visitas a industrias 
• MD04. Prácticas en ordenadores 

Evaluación continua

1. Participación en actividades de clase 20%
2. Ejercicios/seminarios teórico-prácticos propuestos 30%
3. Examen sobre contenidos teórico/prácticos 50 %. El examen se desarrollará en dos pruebas: primer parcial (Temas 1 - 4) y segundo parcial (Temas 5-7).

La nota final de la evaluación continua se obtendrá como media ponderada de los apartados 1, 2 y 3, siempre que la calificación media de las dos pruebas parciales (apartado 3) sea igual o superior a 5 sobre 10. En caso de obtener una calificación media inferior a 5 sobre 10, la asignatura no se considerará superada en convocatoria ordinaria. En ese supuesto la calificación final coincidirá exclusivamente con la media de las calificaciones obtenidas en las dos pruebas de examen.

La evaluación consistirá en una única prueba:

1. Examen sobre contenidos teórico/prácticos de la asignatura (100% de la nota final)

La calificación deberá tener un valor mínimo de 5 puntos sobre 10 para superar la asignatura en convocatoria extraordinaria.

Las pruebas de la evaluación única finala la que el alumno se puede acoger en los casos indicados en la “Normativa de evaluación y de calificación de los estudiantes de la UGR (Aprobada por Consejo de Gobierno en su sesión extraordinaria de 20 de mayo de 2013)”. La evaluación única final consistirá en una única prueba, que se podrá realizar en la fecha prevista para el segundo parcial de la convocatoria ordinaria o la fecha prevista para la convocatoria extraordinaria.

1. Examen sobre contenidos teórico/prácticos de la asignatura (100% de la nota final)

La calificación de la evaluación única final deberá tener un valor mínimo de 5 puntos sobre 10 para superar la asignatura.