Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
BIORREACTORES Y FERMENTACIONES INDUSTRIALES	LIC. EN BIOTECNOLOGÍA	7/17	2024	1° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
SANSONE, MARIA GABRIELA	Prof. Responsable	P.Adj Exc	40 Hs
FERNANDEZ, JORGE GASTON	Prof. Co-Responsable	P.Adj Exc	40 Hs
SANCHEZ PETERLE, MARIA BERNARD	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs
CACERES, MATIAS EXEQUIEL	Auxiliar de Laboratorio	A.1ra Semi	20 Hs

La inclusión del curso "Biorreactores y Fermentaciones Industriales" es congruente con los alcances del titulo de Licenciado/a en Biotecnología, en particular con el que habilita a sus graduados a "Planificar, desarrollar, controlar, validar y dirigir procesos biotecnológicos a escala de laboratorio, planta piloto e industrial".

Lograr que el alumno: Adquiera los conocimientos básicos sobre las distintas etapas de los procesos fermentativos. Conozca las técnicas de cultivo, aislamiento, mejoramiento y conservación de microorganismos de uso industrial. Desarrolle criterios para el diseño y operación de los biorreactores. Conozca los aspectos fundamentales de la recuperación de productos de fermentación. Se inicie en el conocimiento del Tratamiento de efluentes.

Tema 1: Microorganismos y Biotecnología. Aspectos generales. Bioprocesos: Diferentes etapas. Biotransformaciones. Ejemplos. Clasificación según OMS. Riesgo en los procesos biotecnológicos. Aplicaciones industriales de los Microorganismos. Biotecnología en hongos.


Tema 2: Etapa pre-proceso: Microorganismos de uso industrial Fuentes de microorganismos industrialmente importantes. Habitats naturales y colecciones de cultivo. Métodos generales de aislamiento y conservación de microorganismos industriales. Mejoramiento de cepas de interés industrial. Estrategias para la sobre producción de metabolitos.


Tema 3: Diseño y preparación de medios de cultivo de uso industrial. Medios de cultivo complejos y sintéticos. Substratos para la fermentación industrial. Generalidades sobre tratamiento de materia prima. Coeficiente de rendimiento: teórico y experimental. Formulación de medios de cultivo. Condiciones ambientales y requerimientos nutricionales.


Tema 4: Esterilización en los Procesos Fermentativos. Esterilización del medio de cultivo y soluciones radiaciones, filtración, agentes químicos. Tiempo de tratamiento y ciclos de tiempo. Esterilización continua y discontinua. Esterilización de gases. Filtros absolutos y fibrosos. Diseño de filtro fibroso. Método L90. Esterilización de equipos.


Tema 5:Cinética y dinámica del crecimiento. Estequiometria del crecimiento microbiano. Curva de crecimiento en sistema por lote o cerrado. Velocidad específica de crecimiento, tiempo de duplicación. Velocidad específica de consumo de sustrato, Rendimientos. Coeficiente de mantenimiento. Productos de interés industrial: Clasificación. Cinética de formación de producto, Metabolitos primarios y secundarios. Influencia del ambiente sobre la actividad microbiana. Productividad volumétrica. Productividad específica.


Tema 6: El oxígeno como nutriente. Cinética de consumo. Nociones sobre transferencia de oxígeno. Fenómenos de transporte en los procesos fermentativos. Transferencia de gases. Coeficiente de transferencia de oxígeno (Kla). Aireación y agitación. Suministro de aire estéril en procesos aeróbicos. Transferencia de calor. Consideraciones físicas, fisicoquímicas, químicas y biológicas para el diseño de biorreactores.


Tema 7: Biorreactores: diferentes tipos. Reactores tipo tanque agitado y con agitación neumática. Sistemas de cultivo: Discontinuos, Discontinuos con alimentación y Continuo. Aplicaciones. Cultivo de microorganismos en fermentación en estado sólido. Definición, parámetros fundamentales. Cambio de escala. Instrumentación y control del proceso.


Tema 8: Post-Proceso. Recuperación y purificación de productos de fermentación. La biomasa como producto final. Productos intra y extra celulares. Etapas básicas en los procesos de recuperación de productos. Principales consideraciones para el tratamiento de efluentes

Actividades a desarrollar:
TP 0: Normas generales de seguridad en el laboratorio de microbiología. Riesgo biológico en los procesos biotecnológicos.
TP 1: Diseño del medio de cultivo.
TP 2: Esterilización del medio de cultivo, calculo del tiempo de mantenimiento.
TP 3: Diseño del filtro de aire.
TP 4: Cálculo del KLa del fermentador.
TP 5: Proceso de producción de levaduras para vinificación.
Escala: fermentador de 3 litros de capacidad.
Preparación de inóculos. Monitoreo del proceso. Calculo del rendimiento. Recuperación del producto. Conclusiones

Los alumnos regulares deberán aprobar dos parciales con derecho a dos recuperacion por parcial (Ord. CS 32/14) y rendir un exámen final.
Los alumnos promocionales deberán aprobar dos parciales con un mínimo de 7 (siete) puntos y una evaluación final de carácter integrador.
El curso puede ser aprobado por el alumno que se registre como "Libre". El mismo será evaluado de acuerdo a la totalidad de los contenidos teóricos y prácticos explicitados en el presente programa

[1] Crueger Wulf; Crueger Anneliese; Aneja K.R. 2017. "Biotechnology: A textbook of Industrial Microbiology". 3th ed. ISBN 10: 9385998633 / ISBN 13: 9789385998638.
[2] Ertola Rodolfo; Yantorno Osvaldo; Mignone Carlos. 2006. "Microbiología Industrial". Departamento de Educación, Cultura, Ciencia y Tecnología, OEA. 1889 F Street N.W. Washington, D.C. 2006, USA
[3] Smith John E. 2009."Biotechnology". 5th ed. Cambridge University Press. New York. https://www.cambridge.org/9780521884945
[4] Rayledge Colin; Kristiansen Bjorn. 2006."Basic Biotecnology".3th ed. Cambridge University Press. New York. https://www.cambridge.org/9780521840316.

[1] Maicas Sergi. 2020.The Role of Yeasts in Fermentation Processes. Microorganisms, 8, 1142. https://www.mdpi.com/journal/microorganisms
[2] Ayala-Armijos J, Machuca-Loja G, Benítez-Castrillón P, Alvarado Cáceres J. 2020. Hidrólisis enzimática de polvillo de arroz para la producción de etanol de segunda generación. Revista Ciencia UNEMI, 13,32:41-50 https://ojs.unemi.edu.ec/index.php/cienciaunemi/article/view/1015/1005
[3] Wang Jinduo; Wang Shuo; Zhao Siyu; Sun Pengjie; Zhang Zhen; Xu Qingyang. 2023, Productivity enhancement in L-lysine fermentation using oxygen-enhanced bioreactor and oxygen vector. Front. Bioeng. Biotechnol. 11:1181963. doi: 10.3389/fbioe.2023.1181963. https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2023.1181963/full
[4] Cedric Schirmer; Maschke Rüdiger W; Pörtner Ralf; Eibl Dieter . 2021. An overview of drive systems and sealing types in stirred bioreactors used in biotechnological processes.Applied Microbiology and Biotechnology, 105:2225–2242. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s00253-021-11180-7.pdf
[5] González-Garcinuño A. 2015.Estudio de viabilidad de una planta de producción de ácido cítrico por fermentación. Rev CT, vol 7:151-178. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5256741

Lograr que el alumno adquiera conocimientos básicos e integre habilidades ya alcanzadas para diseñar y operar biorreactores y/o procesos fermentativos aplicables a diversos procesos biotecnológicos

Microorganismos y biotecnología. Aspectos generales. Bioproceso: diferentes etapas. Pre-Proceso: Microorganismos de uso industrial. Diseño de medios de cultivo. Diseño de esterilización. Diseño de filtro aire. Proceso: Cinética de crecimiento. Rendimientos máximos teóricos y reales. Cinética de consumo de sustrato. Mantenimiento celular. Cinética de formación de productos. El oxigeno como nutriente. Nociones sobre transferencia de oxigeno, variables que la afectan. Biorreactores: diferentes tipos. Sistemas de cultivo. Aplicaciones. Instrumentación y control de procesos biotecnológicos. Cambio de escala. Post-Proceso: Recuperación y purificación de producto. Tratamiento de efluentes.