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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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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.

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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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

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.