DCA-742 Bioprocesos
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DCA-742
Bioprocesos
Datos generales
Unidad acadmica: Departamento de Ingeniera Agroindustrial
Programa educativo: Doctorado en Ciencias Agroalimentarias
Nivel educativo: Doctorado en Ciencias
Estructura curricular: Lnea de Generacin y Aplicacin del Conocimiento
Denominacin: Bioprocesos agroalimentarios
Asignatura: Bioprocesos
Carcter: Optativo
Tipo: Terico y prctico
Prerrequisitos: Bioqumica de alimentos
Profesor: Dr. Teodoro Espinosa Solares, Dr. Salvador Valle Guadarrama, Dr.
Irineo Lpez Cruz
Sesin: Primavera
Ao: Primero
Semestre: Segundo
Horas totales/semana: 4
Horas totales del curso: 64
Horas totales de estudio independiente/semana: 2
Horas totales de estudio independiente: 32
Crditos: 6
Clave: DCA-742
Introduccin
El estudio de los bioprocesos involucra el uso del conocimiento de las propiedades
de los materiales renovables para trabajarlas con la finalidad de obtener productos
con valor agregado y benficos para la sociedad, adems desarrolla sistemas
biolgicos para la manufactura de productos y permite el seguimiento y control de
los procesos, todo ello siendo amigable con el medio ambiente. En ese sentido, los
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2
bioprocesos tambin incluyen el descubrimiento, bsqueda, desarrollo y
manufactura de productos de origen biolgico, los cuales incluyen alimentos,
biocombustibles, alimento para ganado, nutracuticos, farmacuticos y una
multitud de biomateriales con valor agregado tiles para los diferentes tipos de
industrias.
Es una asignatura relacionada verticalmente con Tpicos selectos de qumica en
alimentos, Anlisis multivariado, Seminario de investigacin II-IV, Proyecto de
investigacin I-VII; de manera horizontal se relaciona con Seminario de
investigacin I y Proyecto de investigacin I.
Contenido
Unidad I. Perspectiva ingenieril de los bioprocesos.
(12 horas teora y 4 horas prctica)
Objetivo: Reconocer los fundamentos biolgicos involucrados en los bioprocesos
a travs de la comprensin de las enzimas, el crecimiento y reproduccin celular, y
las principales rutas metablicas para aplicarlos en las investigaciones que
contribuyan a resolver las interrogantes cientficas en bioprocesos.
1.1 Panorama biolgico.
1.1.1 Clulas y organismos.
1.1.2 Bioqumica de la clula.
1.1.3 Construccin de clulas.
1.1.4 Nutricin de clulas.
1.2 Enzimas.
1.2.1 Cintica enzimtica.
1.2.2 Inmovilizacin de clulas.
1.2.3 Produccin de enzimas.
1.3 Crecimiento y reproduccin celular.
1.3.1 Bases moleculares de la reproduccin.
1.3.2 Crecimiento en lotes.
1.3.3 Cintica de crecimiento.
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3
1.3.4 Crecimiento en continuo.
1.3.5 Fed batch.
1.4 Principales rutas metablicas.
1.4.1 Metabolismo de la glucosa.
1.4.2 Respiracin.
1.4.3 Metabolismo de compuestos nitrogenados.
1.4.4 Metabolismo hidrocarbonos.
1.4.5 Metabolismo anaerbico.
1.4.6 Metabolismo autotrficoautotrfico
Unidad II. Balances de materia y energa.
(12 horas teora y 4 horas prctica)
Objetivo: Evaluar los balances de materia y energa, a travs del estudio en estado
estacionario y no estacionarios para aplicarlos en la caracterizacin de los
bioprocesos.
2.1 Balances de materia en estado estacionario.
2.2 Balances de energa en estado estacionario.
2.3 Balances combinados de materia y energa en estado estacionario.
2.4 Balances combinados de materia y energa en estado no estacionario.
Unidad III. Ingeniera de bioprocesos.
(8 horas teora y 8 horas prctica)
Objetivo: Comprender el diseo y operacin de biorreactores, a travs de estudios
de caso de biorreactores suspendidos e inmovilizados, criterios empleados en la
operacin de biorreactores, y la recuperacin de productos para el fortalecimiento
de la toma de decisiones en el diseo de experimentos en bioprocesos.
3.1 Consideraciones de operacin de biorreactores para suspensin e
inmovilizacin de cultivos.
3.2 Seleccin, escalamiento, operacin y control de biorreactores.
3.3 Recuperacin y separacin de productos.
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4
Unidad IV. Desarrollos recientes de los bioprocesos.
(8 horas teora y 8 horas prctica)
Objetivo: Evaluar los avances cientficos de los bioprocesos reportados en las
revistas cientficas de vanguardia, que le permitirn aproximarse al estado del arte
de los bioprocesos y de esta forma contribuir a mejorar el planteamiento de
interrogantes de investigacin.
4.1 Anlisis de las revistas orientadas a bioprocesos.
4.2 Avances en el campo de la aplicacin de enzimas inmovilizadas.
4.3 Avances en el campo de la aplicacin de microorganismos.
4.4 Avances en el campo de la aplicacin de diseo de biorreactores.
Actividades prcticas
Esta asignatura consiste de tres prcticas, requiriendo un total de 24 horas.
Las actividades se realizarn en el laboratorio y en el aula.
No. Nombre de la prctica Objetivos Horas Mdulo
1 Potencial bioqumico de produccin de metano.
Evaluar el potencial de produccin de biometano en microcosmos.
8 1 y 2
2 Produccin de metano en proceso semicontnuo.
Evaluar la produccin de metano en biorreactores bajo diferentes condiciones de proceso y alimentacin.
8
3
3 Avances sobre los bioprocesos.
Evaluar la produccin cientfica en revistas de alto impacto para analizar los avances y nuevos retos cientficos.
8 4
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5
Evaluacin (E)
E Elaborar/presentar/ Indicadores Valor Objetivo In
icia
l
Discusin diagnstica grupal
Reporte 0
Valorar los conocimientos de bioprocesos, mediante una discusin grupal, para la definicin de prioridades de regularizacin.
Inte
rmedia
Exmenes escritos
Discusin y presentacin, anlisis, interpretacin y sntesis
60
Formular soluciones a problemticas planteadas, aplicando los fundamentos tericos y prcticos de la asignatura, para la reafirmacin de los conocimientos y habilidades adquiridos.
Reportes de prcticas
Documento final integrador de prcticas
25
Elaborar un documento de calidad, integrando los reportes de las prcticas, para la generacin de un compendio de prcticas.
Fin
a
Exposiciones
Discusin y presentacin, anlisis, interpretacin y sntesis
15
Analizar temas sobre bioprocesos, mediante discusin grupal, para la valoracin de la informacin presentada.
Bibliografa
1 Clarke, K. G. (2013). Bioprocess Engineering: An introductory Engineering and
Life Science Approach. GB: Elsevier.
2 Doran, P. M. (2013). Bioprocess engineering principles. Amsterdam; Boston:
Elsevier/Academic Press.
3 Liu, S. (2012). Bioprocess Engineering: Kinetics, Biosystems, Sustainability, and
Reactor Design.
4 Pandey, A., & Nigam, P. S. (2009). Biotechnology for Agro-Industrial Residues
Utilisation: Utilisation of Agro-Residues. Dordrecht: Springer Netherlands.
5 Shuler, M. L., & Kargi, F. (2002). Bioprocess engineering: Prentice Hall New
York.
6 Sonnleitner, B., & Alsberg, B. K. (2000). Bioanalysis and Biosensors for
Bioprocess Monitoring (Vol. 66). Berlin: Springer Berlin Heidelberg.
Revistas
Bioprocess and biosystems engineering
Biosystems engineering
Biotechnology and bioprocess engineering
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Enzyme microbiology technology
Food and bioprocess technology
Food engineering
Ingeniera agrcola y biosistemas
International journal of food microbiology
Postharvest biology and technology
Perfil del profesor
Se requiere de un profesor entendido como un trabajador del conocimiento,
ms centrado en el aprendizaje que en la enseanza, diseador de ambientes de
aprendizaje, con capacidad para optimizar los diferentes espacios en donde ste
se produce, atendiendo particularmente la organizacin y disposicin de los
contenidos del aprendizaje, con un seguimiento permanente de los estudiantes.
Sin embargo, en su perfil profesional, el profesor debe tener formacin en
bioprocesos, preferentemente con estudios de doctorado en la misma rea del
conocimiento, con dominio de las reas de ingeniera de bioprocesos y
biorreactores, adems de experiencia profesional mnima de 5 aos en el
mbito docente.