P1022113 - Plantas e Instalacións Bioindustriais (Módulo Central Materias Obrigatorias) - Curso 2013/2014

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 Titorías: 6.00
• Total: 48.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Enxeñaría Química
• Áreas: Enxeñaría Química
• Centro: Facultade de Farmacia
• Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
ROCA BORDELLO, ENRIQUE.	SI
Sineiro Torres, Jorge.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	NON
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	NON	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	SI	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
A materia de Deseño de Plantas e Instalacións Industriais ten unha vinculación directa con aquelas materias que compoñen o núcleo de Enxeñaría Química do máster en Enxeñería Biotecnolóxica: Biorreactores; Procesos e Productos Biotecnolóxicos; e Economía e Xestión de Empresas Biotecnolóxicas; e tamén con outras materias do Masters na que se estudian diferentes aplicacións ou procesos biotecnolóxicos. Esta materia impártese no último cuadrimestre do Master (2º curso, 2º cuadrimestre).
Nesta materia, o obxectivo primordial é que o alumno adquira aqueles coñecementos xerais e específicos sobre o deseño de procesos e equipos bioindustriais e, polo tanto, se consideran tanto os criterios de selección de equipos, de cambio de escala, deseño de equipos asemade a selección dos materiais de construcción mais axeitado e finalmente aqueles aspectos relacionados cos sistemas de instrumentación e control nestes procesos.

A continuación pasa a explicarse, de forma mais detallada, os obxectivos específicos dos contidos de cada un dos bloques da materia, subliñando aqueles contidos máis importantes que se deban destacar.
Bloque I. Introducción
O primeiro bloque consta dun tema introductorio no que se presentan os aspectos xerais da industria biotecnolóxica, os antecedentes históricos, o seu campo de actividade e algúns datos sobre a lexislación relacionada con este tipo de instalacións.

Bloque II. Cambio de escala
O segundo bloque consta dun tema dedicado ao cambio de escala. As instalacións bioindustriais (tanto aquelas adicadas á producción de algún producto de interese como as de biotecnoloxía ambiental) adoptan escalas e tamaños moi variados, dende as grandes plantas de producción de biocombustible ate as pequenas plantas de producción de algúns compoñentes biotecnolóxicos específicos. O coñecemento dos criterios de cambio de escala no deseño e fundamental neste tipo de procesos.
Bloque III. Equipos e procesos en Instalacións Biotecnolóxicas
O terceiro bloque está dedicado á descrición e deseño de unidades e equipos empregados nos procesos reais da industria biotecnolóxica. Dende os procesos de transformación ata os procesos de separación considerando aqueles mais específicos deste tipo de industria equipos de transformación (leito fixo, fluidizado, airlift....) ou técnicas e equipos de separación e purificación de productos biotecnolóxicos. Finalmente neste bloque hai un tema adicado á problemática particular do deseño destes procesos, e dicir o deseño hixiénico dos mesmos e a integración do de procesos de biotransformación e bioseparacións.
Bloque IV. Instrumentación e Control de procesos biotecnolóxicos
Un apartado específico nas instalacións industriais son os sistemas de monitorización e control das mesmas. O control da operación dun bioproceso é un aspecto fundamental da enxeñaría dos bioprocesos, o seu coñecemento implica o dominio de diferentes cuestións como a selección da instrumentación máis axeitada, sistemas de mostraxe, analizadores específicos da biomasa, detección de fallos, supervisión e control.
No tema 6 faise unha revisión dos diferentes dispositivos de mostraxe empregados na monitorización dos bioprocesos, así como da instrumentación empregada nestes procesos e as súas características específicas. O tema 7 está adicado as técnicas de control empregadas nos procesos bioindustriais, estúdianse cales son os obxectivos do control e as técnicas empregadas tanto as técnicas de control convencional que poderían utilizarse nun primeiro estadio para poder controlar os bioprocesos como aquelas de control avanzado baseadas en leis de control e que son mais específicas.

Contidos
Os contidos que se desenvolven no curso relacionados cos diferentes aspectos de selección, deseño e control de instalacións bioindustriais son os contemplados de forma sucinta no descritor da materia no plano de estudios de Máster Oficial en Enxeñaría Biotecnolóxica que indican os seguintes contidos no descritor: “Deseño de equipos e procesos biotecnolóxicos. Instalacións industriais. Instrumentación e control de procesos biotecnolóxicos”. O programa da materia está dividido en 4 bloques con 7 temas básicos, que se indican a continuación:
Bloque I. Introducción
Tema 1. Introducción. Historia da biotecnoloxía industrial. O proceso biotecnolóxico. Materias primas para bioprocesos. Aplicacións industriais da biotecnoloxía (Alimentación, biocombustibles, productos farmacéuticos, tratamento de augas, …). Lexislación sobre a utilización industrial e liberación de OMG.
Bloque II. Cambio de Escala
Tema 2. Cambio de escala. Criterios xenerais e específicos de procesos biotecnolóxicos. Consecuencias do cambio de escala de operación en biotecnoloxía. Estudio e discusión de casos de escalamento.
Bloque III. Equipos e procesos en Instalacións Biotecnolóxicas
Tema 3. Equipos e procesos de transformación: Biorreactores industriais convencionais (tanque axitado). Biorreactores non convencionais (leito fixo e fluidizado, air-lift…).
Tema 4. Equipos e procesos de bioseparación (Down stream). Centrifugación. Filtración. Desintegración celular. Extracción de metabolitos intracelulares. Precipitación de proteinas. Técnicas de estabilización.
Tema 5. Materiais de construcción dos equipos de proceso biotecnolóxicos. Deseño hixiénico dos sistemas de proceso e sistemas auxiliares. Estratexias de integración de procesos de biotransformación e bioseparación.
Bloque IV. Instrumentación e Control de procesos biotecnolóxicos
Tema 6. Instrumentación de procesos biotecnolóxicos. Características específicas da instrumentación en procesos biotecnolóxicos. Equipos de toma de mostra. Sensores de parámetros físicos e químicos. Monitorización de substratos e productos. Análise de biocatalizadores e características. Biosensores. Análise de metabolitos gaseosos. Estimación de variables.
Tema 7. Control de bioprocesos. Obxectivo del control. Técnicas de control. Control Dixital (Leis de control). Estudio de casos de control de bioprocesos.

Bibliografía básica e complementaria
Bibliografía básica
B. Atkinson. Biochemical Reactors. Pion Ltd., London (1974). Trad. Española: Reactores Bioquímicos, Reverte, Barcelona (1986).
J.E. Bailey y D.F.Ollis. Biochemical Engineering Fundamentals. 2ª Ed. McGraw Hill, New York (1986).
Belter P.A., Cussler E.L., Hu W.S. Bioseparation Downstreams Processing for Biotechnology. Wiley Ed. (1988).
C. Casas, F. Godia, G. González, F.J. Lafuente, J.M. Lema, J. López-Santín, J.L. Montesinos, E. Roca, C. Solá y F. Valero. Ingeniería Bioquímica. Ed. Síntesis, Madrid (1998).
D.R. Heldman y D.B. Lund. Handbook of Food Engineering. Marcel Dekker Inc., New York (1992).
R.K. Sinnot, J.M. Coulson y J.F. Richardson. Chemical Engineering. Vol. 6 Design. Pergamon Press, Oxford (1999).




Bibliografía complementaria
F. Acevedo, J.C. Gentina y A. Illanes. Fundamentos de Ingeniería Bioquímica. Ediciones Universitarias de Valparaíso. Universidad Católica de Valparaíso (2002).Doran P.M. Bioprocess Engineering Principles. Academisc Press. (1995).
M.P. Byfield y R.A. Abuknesha. Biochemical aspects of biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 9: 373-400 (1994).
G. Cheryan y M.A. Mehaia. Membrane bioreactors for high performance fermentation. In: Reverse Osmosis and Ultrafiltration (Sourirajan S. and Matsuura T. Eds.) ACS Symp. Series. Amer. Chem. Soc. Washington (1985).
M.Y. Chisti. Airlift Bioreactors. Elsevier Sci. Pub. Barking, U.K (1989).
E. Roca y G. Ruiz. Instrumentación y control. En “Archivos de Ingeniería Bioquímica. Avances en Biotecnología Ambiental: Tratamiento de residuos sólidos y líquidos”, Ed. Rolando Chamy. Ediciones Universitarias de Valparaíso (2003).

Competencias
Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas, desexables en calquera titulación universitaria, e específicas, propias da enxeñería en xeral ou, en particular, da Enxeñería Biotecnolóxica. De entre as diferentes competencias que se consideran na titulación, se instruirá ós alumnos nas seguintes:
Xerais
Mellorar a capacidade de comunicación, presentación de resultados do ámbito da Enxeñaría Biotecnolóxica.
Liderar e traballar eficazmente en equipos multi-disciplinares.
Resolver problemas de forma efectiva
Específicas
Comparar e seleccionar alternativas técnicas dos procesos biotecnolóxicos.
Aplicar os fundamentos de Enxeñaria Biotecnolóxica no deseño de unidades de proceso.
Identificar tecnoloxías emerxentes.
Coñecer os sistemas de monitorización e control xerais e específicos de procesos biotecnolóxicos.

Metodoloxía da ensinanza
A materia impartirase integramente en idioma inglés. Os contidos teóricos da materia se ensinarán sobre a base de clases maxistrais onde se explicarán e desenvolverán os mesmos, coa realización de diversas cuestións os alumnos para fomentar a súa participación e, en último extremo, facilitar a súa aprendizaxe e asimilación dos conceptos. Estas clases apoiaranse na utilización de materiais audiovisuais co utilización de ficheiros en PowerPoint i Excel (resolución de problemas e casos prácticos).
As clases teóricas completaranse coas clases de seminarios que consistirán na resolución de casos prácticos sobre os contidos da materia: cambio de escala, deseño de unidades e propostas de sistemas de monitorización e control. Algúns dos traballos se realizaran en grupos mediante a aprendizaxe cooperativa, onde secan os propios alumnos os que “ensinen/aprendan” dun xeito proactivo cara a resolución dun problema específico.
Na medida das dispoñibilidades, farase unha visita a unha instalación biotecnolóxica industrial ou piloto para veren de cerca diferentes equipos e sistemas de monitorización e control destes procesos.
Farase uso da WebCT para reforzalas titorías, especialmente para a resolución dos Casos Prácticos plantexados. Así mesmo para axilizalo subministro e intercambio de información entre o profesor e o alumno utilizarase esta ferramenta.

Sistema de evaluación
A avaliación do alumno farase en función de dous ítems: realización das actividades e o exame. O reparto da puntuación será función dos rendementos obtidos no exame, 60% da cualificación e 40% as actividades complementarias programadas na materia. Non superará a materia aquel alumno que non obteña un mínimo de 3 puntos sobre 10 no exame. O exame constará dunha parte de teoría que será tipo test no que o alumno deberá dar resposta a unha serie de preguntas baseadas en conceptos teóricos e prácticos impartidos previamente e valerá o 40% do mesmo, e unha parte de resolución de problemas de tipo práctico que valerá o 60% da nota do exame.
Tempo de estudo e traballo persoal
A materia ten unha carga de traballo de 6 ECTS, correspondendo 1 crédito ECTS a 25 horas de traballo total, que se reparten da seguinte forma:

Actividade Horas presenciais Factor Traballo persoal TOTAL
Teoría 45 0,75 33,75 78,75
Problemas 15 1,75 26,25 41,25
Prácticas 0 0 0 0
Titorías obrigatorias 5 1 5 10
Exame 5 3 15 20
TOTAL 70 - 80 150

Onde as horas presenciais indica o número de horas de clases da materia, a través das diversas actividades que se realizan, o factor indica a estimación de horas que ten que dedicar o estudiante por hora de actividade, sendo as horas de traballo autónomo un computo do producto do factor polas actividades e total a carga de traballo que supón cada actividade.

Recomendacións para o estudo da materia
Presuponse que os alumnos que se matriculen da materia han de ter superado os contidos de materias de enxeñería como “Biorreactores” e “Procesos e Productos Biotecnolóxicos”, xa que os coñecementos e competencias desenvolvidas nesas materias son moi útiles e en moitos casos necesarios para lograr superar con éxito esta materia.
Asemade para conseguir un rendemento óptimo na materia resulta aconsellable que o alumno teña unha serie de coñecementos adicionais: dominio do idioma Inglés a nivel de lectura e Coñecementos de aplicacións informáticas a nivel usuario (Word, Excel, uso de correo electrónico, consulta de páxinas web).

Observacións
Profesorado
Enrique Roca Bordello
Dpto. Enxeñaría Química
Teléfono: 981-563100 extensión 16774
Correo-e: enrique.roca@usc.es
Horario de titorías
Titorías obrigadas: Ver a programación docente da titulación.
Titorías do profesor:
E. Roca: luns e martes de 10 a 12 h e xoves de 12 a 14 h.
Despacho: 1.5
Departamento de Enxeñaría Química, ETSE


Outra información de interese sobre a titulación e a súa organización podela atopar na seguinte páxina web:

www.usc.es/biotecno

Información sobre útil sobre organización da USC podela atopar na seguinte páxina web:

www.usc.es