ASIGNATURA: BIOTECNOLOGÍA

BREVE DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN (del sentido de la asignatura en relación a los estudios. Entre 100 y 200 palabras.)

La Biotecnología es una de las tecnologías de aplicación más antigua, aparece en el intento de elaborar alimentos para ampliar su tiempo de conservación (derivados lácteos o cárnicos), para producir nuevos y más atractivos sabores (vino, cerveza), mejorar la digestibilidad (pan) y en el tratamiento de fibras vegetales (lino, papiro).

No obstante, la aplicación moderna de la Biotecnología se puede considerar que empieza con L. Pasteur y, más recientemente, la producción de antibióticos, primero, y la ingeniería genética, después, han abierto extraordinariamente su campo de aplicaciones.

La Biotecnología es una materia ampliamente interdisciplinar donde los químicos y muy fundamentalmente los ingenieros químicos tienen un gran protagonismo. La Biotecnología consiste en la aplicación de microorganismos, células y enzimas para la obtención de bienes y servicios y constituye un campo de trabajo en expansión. En consecuencia, con la asignatura se pretende formar al alumno en los conocimientos básicos y fundamentales que le permitan la comprensión, diseño y manejo de procesos con microorganismos, por lo que se presentan aplicaciones, modelos, identificación, simulación y control de este tipo de procesos.

COMPETENCIAS (de la asignatura puestas en relación con las competencias preasignadas en la materia.)

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CG1 - Que los estudiantes sepan diseñar, gestionar, realizar y presentar un proyecto.

DESCRIPCIÓN

CARACTERÍSTICAS GENERALES*

Duración: Semestral Semestre/s: 2

Número de créditos ECTS: 3 Idioma/s: Castellano

CT5 - Capacidad para valorar el impacto de la Ingeniería Química en el desarrollo sostenible de la sociedad.

CE2 - Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas.

CE4 - Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.

REQUISITOS PREVIOS* (módulos, materias, asignaturas o conocimientos necesarios para el seguimiento de la asignatura. Pueden hacerse constar asignaturas que deben haberse cursado.)

Conocimientos de algebra lineal, cálculo diferencial, operaciones básicas de la ingeniería química, instrumentación y control de procesos biológicos, y ofimática (Excel® y MATLAB®) CONTENIDOS (como relación de los apartados que constituyen el temario de la misma, hasta un detalle de segundo nivel.)

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Definición y desarrollo histórico 1.2.- El agente biológico

1.3.- Aplicaciones 2.- METABOLISMO

2.1.- Conceptos fundamentales

2.2.- Fuente de energía y fuente de carbono 2.3.- Otros requerimientos

2.4.- Crecimiento: influencia de los factores medioambientales 3.- FASES DE UN PROYECTO BIOTECNOLÓGICO

3.1.- El proyecto biotecnológico

3.2.- Elección del medio de cultivo industrial 3.3.- Técnicas estadísticas

3.4.- Criterios de producción 3.5.- Ingeniería genética 4.- MODELOS

4.1.- Modelos de los procesos microbiológicos 4.2.- Crecimiento de los microorganismos 4.3.- Consumo de sustrato

4.4.- Producción de metabolitos 4.5.- Consumo de oxígeno

4.7.- Crecimiento en condiciones de limitación

4.8.- Modelos de crecimiento no estructurados (classic models) 5.- PROCESOS DE PRODUCCIÓN

5.1.- Clasificación de los procesos según la etapa limitante 5.2.- Transporte transmembrana

5.3.- Optimización 5.4.- En discontinuo 5.5.- En continuo

5.7.- Descripción de algunos procesos 6.- SEGUIMIENTO DE BIOPROCESOS

6.1.- Variables medidas

6.2.- Elección de los medidores

6.3.- Medida de la concentración o actividad celular 6.4.- Medida de compuestos en la fase gaseosa 6.5.- Medida de compuestos en la fase líquida 6.6.- Estimación de variables 7. BALANCES Y ESTEQUIOMETRÍA 7.1.- Balances de materia 7.2.- Rendimiento 7.3.- La estequiometría 7.4.- Balance de electrones

7.5.- Reacciones de crecimiento o formación de biomasa 7.6.- Reacciones de bioconversión o síntesis de producto 7.7.- Reacciones de mantenimiento y de obtención de energía 7.8.- Balance de carbono

8.- BIORREACTORES 8.1.- Generalidades 8.2.- Agitación mecánica 8.3.- Agitación por aireación 8.4.- Intercambio de calor 8.5.- Suministro de oxígeno 8.6.- Reactor tanque agitado

8.7.- Microorganismos inmovilizados 9. OBTENCION DE MODELOS Y SIMULACION

9.1. Modelos

9.2. Métodos de obtención de modelos de crecimiento, consumo de substrato y producción de producto

9.3. Procesos batch 9.4. Procesos fed batch 9.5. Procesos continuos 10. CONTROL

10.1. Introducción

10.2. Estrategias de control 10.3. Control de temperatura

10.4.- Control de espuma 10.5. Algoritmos de control

10.6. Ejemplos de estrategias de control 10.7.- Implementación de sistemas de control

ACTIVIDADES FORMATIVAS* (Completar la tabla relacionando actividades, carga de trabajo, en créditos ECTS, y competencias.)

Actividades formativas Créditos ECTS Competencias

Sesiones de exposición de conceptos

0,723 CB6, CB7, CB8, CE2, CE4 Seminarios de problemas 0,578 CB6, CB78, CE2, CE4 Presentaciones 0,036 CG1

Actividades de estudio personal por parte de los

estudiantes 1,627

CB6, CB7, CB8, CE2, CE4 Actividades de evaluación (exámenes, controles de

seguimiento…) 0,036

CB6, CB7, CB8, CE2, CE4

TOTAL 3

EXPLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DIDÁCTICA (justificando los métodos didácticos usados en relación a las competencias y los contenidos de la asignatura. Entre 100 y 200 palabras.)

La asignatura se imparte fundamentalmente en forma de clases magistrales apoyadas con las técnicas audiovisuales más actuales.

Durante la clase el alumno puede interrumpir cuando lo cree oportuno para solicitar todas aquellas consultas y aclaraciones que desee.

Se presentan en clase algunos problemas tipo con el fin de que el alumno pueda abordar la resolución de problemas, quien puede requerir ayuda tanto en clase como en las consultas de despacho (tutoría).

Se ponen al alcance del alumno apuntes, colecciones de problemas y las presentaciones de clase. El objetivo de repartir apuntes es facilitar al alumno la atención en clase puesto que una parte del material ya lo tiene escrito, de esta forma puede concentrarse en anotar solamente las aclaraciones y observaciones que crea oportunas. Los problemas tienen el objetivo de facilitar una colección de ejercicios que pueden servir de autoevaluación.

Se utiliza la plataforma Blackboard para que los alumnos dispongan del material básico y complementario de la asignatura.

MÉTODOS DE EVALUACIÓN* (Completar la tabla relacionando métodos de evaluación, competencias y peso en la calificación de la asignatura.)

Métodos de evaluación Peso Competencias

Examen final teoría

33.3%

CB6, CB7, CB8, CE2, CE4, CG1, CT5 Examen final problemas

33.3% CB6, CB7, CB8, CE2, CE4 Actividades de seguimiento 33.3% CB6, CB7, CB8, CE2, CE4

La nota final es el resultado de las notas de teoría, problemas y actividades, para poder realizar el cálculo de la nota final es necesario que todas las notas sean iguales o superiores a 4.5, en el caso de una parte con calificación insuficiente la nota final será igual a la misma. RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Explicación de las realizaciones del alumno que permiten la evaluación de competencias, relacionándolos con las competencias y los métodos de evaluación.)

• El estudiante debe demostrar conocimientos que le dan la base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas [CB6].

• El estudiante debe saber aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio [CB7]

• El estudiante debe demostrar capacidad de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios [CB8].

• El estudiante debe saber diseñar, gestionar, realizar y presentar un proyecto y capacidad para valorar el impacto de la Ingeniería Química en el desarrollo sostenible de la sociedad [CG1, CT5].

• El estudiante debe saber diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas [CE2]

• El estudiante debe tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño [CE4].

CALIFICACIÓN (Explicación del sistema de cómputo de la calificación de la asignatura.)

La calificación de esta asignatura se obtiene:

Examen final teoría 33.3%

Examen final problemas 33.3%

Actividades de seguimiento 33.3%

− El Examen final está dividido en una parte de teoría y otra de problemas.

− Las actividades de seguimiento consisten en controles periódicos sobre la materia ya tratada en el aula.

− Los Trabajos los realizan los alumnos de forma individual y se entregan durante el curso en las fechas establecidas.

Todas las calificaciones deben ser superiores o iguales a 4.5 puntos para aprobar la asignatura.

EVALUACIÓN DE LAS COMPETENCIAS (Definir expresiones de cálculo para cada competencia en función de las actividades de evaluación correspondientes.)

La evaluación de las competencias se realiza de mediante ítems específicos de los diferentes métodos de evaluación empleados.

Bailey, J.E.; Ollis, D.F.; Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw Hill

Atkinson, B.; Mavituna, F.; Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook, Stockon Press

Barberà, E.; Ingeniería de los procesos con microorganismos: Principios fundamentales y simulación con Matlab®, EAE (Editora Académica Española), 2012

Barberà, E.: Problemas de biotecnología resueltos, IQS, 2013

BIBLIOGRAFÍA

HISTÓRICO DEL DOCUMENTO

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NA

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