P1022103 - Procesos y Productos Biotecnológicos (Módulo Central Materias Obligatorias) - Curso 2012/2013

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 12.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Tutorías: 6.00
• Total: 48.0

Otros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Ingeniería Química, Química Analítica, Nutrición y Bromatología
• Áreas: Ingeniería Química, Tecnología de Alimentos
• Centro: Facultad de Farmacia
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulaciones de Grado/Máster
• Docencia y Matrícula: null

Profesores

Nombre	Coordinador
CALO MATA, MARIA DEL PILAR.	NO
Sineiro Torres, Jorge.	SI
Sineiro Torres, Jorge.	SI

Horarios

Nombre	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exámenes
Grupo CLE01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	NO
Grupo CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	SI	NO
Grupo CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	SI	NO
Grupo TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Tutorías	SI	NO
Grupo TI-ECTS02	Ordinario	Horas de Tutorías	NO	NO

Programa

Existen programas da materia para los siguientes idiomas:

Castellano

Gallego

Inglés

Objetivos de la asignatura
El objetivo de esta materia es conseguir que los alumnos como son los procesos industrias de base biotecnolóxica más ampliamente establecidos la escala industrial, como se llevan a cabo y dotarlos de herramientas para su análisis/modificación u optimización. La simulación será una herramienta estudiada en esta materia para analizar procesos con el objetivo final de su optimización.
En una primera parte debe conseguirse una base mínima de cálculos elementales y una homogeneidad de conocimientos de instrumentos matemáticos, dada la gran heterogeneidad en este aspecto debida a la muy distinta procedencia de los alumnos.
Una vez conseguido esto, el objetivo siguiente es que los alumnos dominen los balances de materia, herramienta principal para aparte principal de esta materia que es la simulación de procesos biotecnolóxicos. Para cumplir este objetivo los alumnos aprenderán el manejo del simulador Vensim. Este permite que el alumno se pueda desentender de la complejidad matemática de un problema reducido a una serie de ecuación diferenciales ordinario para su resolución, pues no requiere del aprendizaje de algoritmos de resolución y lenguajes de programación.
Se pretende que los alumnos lleguen a conocer los procesos biotecnológicos que se llevan a cabo en la industria para la obtención de diferentes productos, así como los diferentes productos microbianos, enzimáticos, etc., de aplicación industrial, que se obtienen mediante diferentes procesos biotecnológicos. Estudiarase además la elaboración de diagramas de flujo de procesos de base biotecnológica, y lSe estudiará la legislación vigente sobre los diferentes.
En este bloque se llevará a cabo una parte del trabajo en base a la preparación de trabajos por parte de los alumnos, que serán elaborados y presentados por ellos en seminarios.
Contenidos
BLOQUE A.1 : FUNDAMENTOS TEÓRICOS

BLOQUE A.1: FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Tema A.1: Introducción a los procesos industriales. Procesos continuos y discontinuos. Estado estacionario y no estacionario.
Tema A.2. Balance macroscópico. Balance macroscópico de materia y energía. Balance de materia en sistemas en estado estacionario y no estacionario.
Tema A.3. Cinética aplicada a la biotecnología. Introducción la la cinética encimática y microbiana. Transferencia de oxígeno. Crecimiento microbiano: balances en estado no estacionario.

Objetivos específicos.
En este bloque se estudia el modo de operar de las prantas industriales, centrándose principalmente en los procesos de producción por fermentación. El análisis de los procesos de fermentación se llevará a cabo empleando como herramientas los balances de materia y la cinética encimática y microbiana. Se ahondará específicamente en la cinética microbiana para llegar a simular la evolución en el tiempo de la concentración de substratos, biomasa y productos durante un proceso de fermentación. Las ecuaciones de balance se integrarán para procesos sencillos de una o dos variables simultáneas. A partir de ese nivel, la integración de las ecuación se realizará empleando el simulador VensimPLE. Algunos de los modelos a analizar se tomarán del libro de Dunn et al.,importante libro orientado a la simulación de procesos que incluye un simulador ya obsoleto.

BLOQUE A.2: SIMULACIÓN DE PROCESOS
Tema A.4. Simulación de procesos biotecnolóxicos empleando VensimPLE®.


Bloque B. Obtención de productos a escala industrial

Bloque B.I. Biotecnología alimentaria
Objetivo específico
Él objetivo de este bloque es el estudio y mejora de los microorganismos que ofrecen potencial para la mejora de la calidad, la seguridad y la consistencia de los alimentos fermentados, ingredientes de alimentos, aditivos alimentarios, y compuestos que ayudan en el procesamiento de alimentos (enzimas).

Tema B.1. Procesos biotecnoloxicos para la fermentación de cereales, lácteos, carne y pescado y vegetales. Productos derivados de estas fermentaciones. Seguridad alimentaria y nuevas tecnologías. Evaluación de la seguridad de los nuevos productos alimentarios.

Bloque II Biotecnología industrial. Productos orgánicos producidos por fermentación.


El objetivo de este bloque es el estudio de la producción de productos empleando procesos basados fundamentalmente en la fermentación por parte de microorganismos.

IIa. Metabolitos primarios
Involucrados directamente en el crecimiento y el metabolismo: carbohidratos, lípidos, proteínas, etc..

Tema B.2. Productos orgánicos producidos por fermentación. Ácidos orgánicos. Aditivos alimentarios. Producción de aminoácidos, nucleótidos y nucleósidos. Vitaminas y nutracéuticos. Enzimas. Principales enzimas. Uso de enzimas en los procesamiento de almidón, desteñido textil, detergentes y elaboración de mentón.

IIb. Metabolitos secundarios.
Considerados como productos finales del metabolismo primario y, en general, en el involucrados en ninguna actividad metabólica: alcaloides, fenólicos, aceites esenciales, esteroides, ligninas, taninos, etc.


Bloque III Biotecnología Farmacéutica



Tema B3. Insecticidas, Alcaloides, Compuestos fenólicos, Esteroides y saponinas. Biotecnología de los pigmentos industriales.

Bloque III Biotecnología Farmacéutica

Tema B4. Proteínas terapéuticas. Proteína de origen unicelular (SCP). Insulina. Hormona del crecimiento. Antibióticos. Grupos microbianos que producen antibióticos. Producción de compuestos antitumorales. La biotecnología en el desarrollo de vacunas. Fundamentos de la respuesta inmunitaria. Principios moleculares en el desarrollo de las vacunas. Nuevas técnicas de inmunización. Ingeniería en la producción de anticuerpos. Anticuerpos monoclonales.

Tema B4. Proteínas terapéuticas. Proteína de origen unicelular (SCP). Insulina. Hormona del crecimiento. Antibióticos. Grupos microbianos que producen antibióticos. Producción de compuestos antitumorales. La biotecnología en el desarrollo de vacunas. Fundamentos de la respuesta inmunitaria. Principios moleculares en el desarrollo de las vacunas. Nuevas técnicas de inmunización. Ingeniería en la producción de anticuerpos. Anticuerpos monoclonales.


Bloque IV Biotecnología ambiental.

El objetivo de este bloque es conocer varios procesos de aplicación de la biotecnología a la mejora ambiental, tanto por la degradación de sustancias peligrosas que se emiten al medio ambiente o están presentes en los residuos.

Tema B5. Transformaciones microbianas. Transformación de esteroles y esteroides, compuestos, no esteroideos, antibióticos, pesticidas. Gestión de residuos y procesado de alimentos. Biotransformación de residuos alimentarios. Tratamiento de residuos tradicionales. Biodegradación de plásticos. Producción de biogás.

Bibliografía básica y complementaria
Bibliografía Básica.

BLOQUE A:
Francesc Gòdia Casablancas y Josep López Santín (editores); Carles Casas Alvero, Juan M. Lema Rodicio, Enrique Roca Bordello. Ingeniería Bioquímica. Ed. Síntesis. Madrid. 1998. ISBN 84-7738-611-0.
I.J. Dunn, E. Heinzle, J. Ingham y J.E. Prenosil. “Biological reaction engineering. Principles, applications and modelling with PC simulations”.
Ed. VCH. Weinhein (Alemania). 1992. ISBN 3-527-285113.




BLOQUE B:
Benítez-Burraco, A. 2005 Avances recientes en Biotecnología Vegetal e Ingeniería Genética de Plantas Reverté, Barcelona.
Castillo-Rodrígue, F. y M.D. Roldán-Ruiz 2005 Biotecnología ambiental Tébar, Madrid
Catty D. 1988 Antibodies: A Practical Approach, IRL Press, Oxford
Crueger, W. y A. Crueger 1989 Biotecnología: manual de microbiología industrial. Acribia, Zaragoza
Demain, A.L. y J.E. Davies Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology. ASM Press, Washington
Lee, B.H. 1996 Fundamentos de Biotecnología de los alimentos. Acribia, Zaragoza
Priest, F.G. and I. Campbell 1996 Brewing microbiology 2nd ed Chapman & Hall, London
Querol, A. y G. Fleet 2006 Yeasts in food and beverages Springer, Berlin
Ratledge, C. and B. Kristiansen 2001 Basic Biotechnology (2nd edition) Cambridge University Press
Smith, J.E. 2004 Biotecnología. Acribia, Zaragoza
Suarez Lepe, J.A. 1997 Levaduras vínicas. Funcionalidad y uso en bodega. Ed. Mundi-Prensa, Madrid
Ward, O.P. 1991 Biotecnología de la Fermentación, Acribia, Zaragoza
Wiseman, A. Y E. Horwood 1985 Handbook of Enzyme Biotechnology. Ltd., Chichester


BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA.

Bloque B:
Berger, G 1995 Aroma Biotechnology. Springer Verlag
Berger, G 1997 Biotechnology of Aroma Compounds. Springer Verlag.
Boulton, C. and David Quain 2001 Brewing Yeast and Fermentation. Blackwell Science
Carrascosa, A.V., Muñoz, R. Y R. González 2005 Microbiología del vino. AMV Ediciones, Madrid
Cheremisinoff, P. N. and R.P. Ouellette 1985 Biotechnology Applications and Research Technomic Publishing Company Inc., Pensilvania
Figeys, D. 2005 Industrial proteomics : applications for biotechnology and pharmaceuticals. Wiley-Interscience, Hoboken (New Jersey)
Flanzy, C. Enología: Fundamentos científicos y tecnológicos. Ed. Mundi-Prensa, Madrid
Fleet, G.H 1994 Wine Microbiology and Biotechnology. Harwood Academic Publishers, Great Britain.
Glazer, A.N. y H. Nikaido Microbial Biotechnology. Fundamentals of Applied Microbiology. W.H. Freeman and Company. New York.
Glick. B.R. y J.J. Pasternak 1994 Molecular Biotechnology. Principles & Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington
Klefenz, H. 2002 Industrial Pharmaceutical Biotechnology. Wiley-VCH
Hough, J.S. 1990 Biotecnología de la cerveza y de la malta. Acribia, Zaragoza
Kirst, H.A., Yeh, W.K. y M. J. Zmijewski, Jr. 2001 Enzyme Technologies for Pharmaceutical and Biotechnological Applications Marcel Dekker
Klein, J.; Winter, J. 2000 Biotechnology 2nd Edition, Volume 11 - Environmental Processes (3 Volume Set) Wiley
Kreuzer, H. Y A. Massey 2001 ADN Recombinante y Biotecnología. Guía para estudiantes. Acribia, Zaragoza
Neeser, J.R. y B. J. German 2004 Bioprocesses and Biotechnology for Functional Foods and Nutraceuticals. Marcel Dekker
Peynaud, E. Enología práctica. Mundi-Prensa, Madrid
Peynaud, E. El gusto del vino. Mundi-Prensa, Madrid
Primrose, S.B 1991 Molecular Biotechnology, 2nd ed. Blackwell, Oxford
Rehm, H.-J. 2001 Biotechnology 2nd Edition, Volume 10 - Special Processes. Wiley-VCH
Ribérau-Gayon, P., Y Glories, A. Maujean y D.Dubourdieu 2000 Handbook of Enology. John Wiley & Sons, LTD, New York
Suarez Lepe, J.A. e I. Leal 2004 Microbiología enológica. Fundamentos de vinificación. Mundi-Prensa, Madrid
Vandamme, E.J. 1989 Biotechnology of vitamins, pigments and growth factors. Elsevier Applied Science, Londres
Vega, J.M., Castillo, F. and J. Cárdenas 1983 La Bioconversión de la Energía, Pirámide, Madrid
Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J., Higton, G. 2001 Industrial Microbiology.
Walker, J.M. y E.B. Gingold 1997 Biologia Molecular Y Biotecnologia. 2ª Ed.
Whitaker, J. R, Voragen, A. G J, D. S W Wong 2002 Handbook of Food Enzymology. Marcel Dekker

Competencias
Generales

En esta materia el alumno adquirirá o practicará una serie de competencias genéricas, deseables en cualquier titulación universitaria, y específicas, propias de la ingeniería en general o específicos de la Ingeniería Ambiental en particular. Dentro del cuadro de competencias que se diseñó para la titulación, si instruirá a los alumnos en las siguientes competencias:
Generales
Aplicación de balances de materia y energía a la resolución de problemas de la industria biotecnolóxica basada en fermentaciones.
Dominio de la aplicación de los balances de materia a la simulación de procesos con reacción bioquímica.
Conocer los modos de funcionamiento mas comunes de la industria biotecnolóxica.
Conocer los productos que se obtienen industrialmente mediante el uso de herramientas biotecnolóxicas
Conocer procesos para fabricación de productos importantes para la industria y productos que se obtiene aplicando la biotecnología como alternativa a la síntesis química.
Conocer procesos y productos de uso potencial en la industria que aparece descrito en publicaciones científicas de alto índice de impacto

Específicas
Conocimiento de la cinética microbiana.
Dominio del manejo de un simulador multipropósito en aplicaciones a la biotecnología.
Conocer los fundamentos de los sistemas informáticos orientados a la selección de alternativas y distintos programas infórmáticos de apoyo a la toma de decisiones.
Conseguir la capacidad para analizar y diseñar procesos de base biotecnolóxica.
Manejo de bases de datos para búsqueda de secuencias de interés y uso de herramientas bioinformáticas para su estudio
Buscar artículos científicos de interés relacionados

Actitudinais
. Estimular el interés polvo los aspectos relacionados con la obtención biotecnolóxica de diversos productos y su interés.
. Desarrollar una actitud crítica sobre procesos que se utilizan actualmente en la industria biotecnológica y la legislación sobre diversos productos
. Motivarse y despeertar el interés del alumno ante las diferentes situacions que se pueden presentar, basándose en casos reales.
Metodología de la enseñanza
BLOQUE A

-Clases expositivas en pizarra y presentaciones multiimedia. Apoyo en curso virtual.
-Clases prácticas en el aula de ordenadores, trabajando sobre problemas de simulación de procesos de fermentación en continuo, discontinuo, fed-batch, etc.


BLOQUE B.

. Clase en pizarra.
. Trabajo en ordenador para aplicación de los conocimientos adquiridos.
. Cuestiones aplicadas. La asignatura tiene una parte práctica y de gran utilidad formativa para a cometido profesional del futuro titulado, la resolución cuestiones aplicadas en las que el alumno deberá obtener parte de la información necesaria mediante la búsqueda de datos en la bibliografía, o suponer cierto hipótesis de trabajo.
. Técnicas de grupo. Se entienden como tales aquellas técnicas cuia finalidad es fomentar el trabajo en equipo entre los alumnos, distribuyéndolos en pequeños grupos de trabajo. En cursos poco numerosos el profesor tiene la posibilidad de dividir el conjunto de la clase en tres o cuatro grupos reducidos (3, 4 o 5 alumnos), plantexando cuestiones a través de la discusión dirigida. Todo esto resulta interesante desde el punto de vista didáctico y además ayuda a pensar en voz alta de forma conjunta.
Sistema de evaluación
La puntuación constará en un 50% de la puntuación en el BLOQUE A y de un 50% la del BLOQUE B.

-Bloque A. El 60% de la calificación del bloque A la de un trabajo a llevar a la postre y equipo, consistente en la reproducción y análisis crítico de modelos matemáticos de procesos mediados por microorganismos, publicados recientemente en revistas internacionales de prestigio. El 10% de la nota será la evaluación de los modelos desarrollados en prácticas y 30% de la nota será la calificación de un examen de modelado de sistemas.

Esta puntuación ponderará un 50% con la del bloque B.

BLOQUE B:
El rendimiento en la asignatura se evaluará considerando el rendimiento en la materia teórica y práctica así como la presentación de seminarios y la asistencia a las visitas.
. el rendimiento en trabajo del alumno contribuirá en un 40% a la calificación global y se determinará valorando la presentación en seminarios y resolucion de cuestions.
. rendimiento en teoría se determinará de la calificación de un examen de preguntas cortas sobre la materia y contribuirá en un 30% a la calificación global de este bloque.
. La asistencia la clase continuada y el trabajo en grupos de discusión y otras actividades relacionadas se valorará en el 30% restante.
Tiempo de estudio y trabajo personal
Teoría 30
seminarios 15
Titorías Obrigatorias 6
Recomendaciones para el estudio de la asignatura
Los alumnos que se matriculen de la materia han de tener una serie de conocimientos básicos que resultan de importancia para lograr superar la misma: de álgebra lineal, análisis matemático, Biología general, Química general, Biología Molecular, Microbiología.
Es muy recomendable que el alumno tenga conocimientos del manejo de paquetes ofimáticos, correo electrónico, navegación por Internet y creación de material digital, como, por ejemplo, documentos en formato "pdf", programas Microsoft Word y Power Point.
Se recomienda mantener y perfeccionar el nivel de idioma inglés, pues se manejará abundante material en este idioma para consultas de bibliografía y a través de internet para trabajo en Bases de Datos públicas.