Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Química Bioquímica y Farmacia
Departamento: Quimica
Área: Tecnología Química y Biotecnología
(Programa del año 2019)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 12/03/2019 20:34:00)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
BIORREACTORES Y FERMENTACIONES INDUSTRIALES LIC. EN BIOTECNOLOGÍA 7/17-CD 2019 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
SANZ FERRAMOLA, MARIA ISABEL Prof. Responsable P.Tit. Exc 40 Hs
SANSONE, MARIA GABRIELA Responsable de Práctico JTP Exc 40 Hs
FERNANDEZ, JORGE GASTON Auxiliar de Práctico JTP Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
 Hs. 3 Hs. 2 Hs. 3 Hs. 8 Hs. 1º Cuatrimestre 13/03/2019 22/06/2019 15 120
IV - Fundamentación
La inclusión del curso" Diseño de Biorreactores y Procesos Fermentativos" es congruente con los alcances del titulo 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".
V - Objetivos
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.
VI - Contenidos
Tema 1: Microorganismos y Biotecnología. Microorganismos de uso industrial: características. 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. Riesgo en los procesos biotecnológicos.


Tema 2: Diseño y preparación de medios de cultivo de uso industrial. Medios de cultivos complejos y sintéticos. Substratos para la fermentación industrial. Condiciones ambientales y requerimientos nutricionales.


Tema 3: 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. Filtros fibrosos Esterilización de equipos.

Tema 4:Cinética y dinámica del crecimiento. Estequiometria del crecimiento microbiano Cinética del crecimiento microbiano, de la formación de productos y de consumo de sustratos. Influencia del ambiente sobre la actividad microbiana.. Productividad volumétrica. Productividad específica.Clasificación de las fermentaciones. Metabolitos primarios y secundarios. Modelos matemáticos estructurados y no estructurados. Definición y ejemplos.


Tema 5: La fisiología microbiana como herramienta para el diseño de los biorreactores. 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. Diferentes tipos de reactores biológicos.Cambio de escala. Instrumentación para monitoreo en línea y control.


Tema 6: Modos de operación de los biorreactores. Sistemas de fermentación. Continuos, discontinuos y semicontinuos. Discontinuos con alimentación. Múltiples etapas.


Tema 7: 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


VII - Plan de Trabajos Prácticos
Proceso de producción de levaduras para vinificación.
Escala: fermentador de 3 litros de capacidad.
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: Preparación de inóculos. Monitoreo del proceso. Recuperación del producto.Calculo del rendimiento.
Conclusiones.
VIII - Regimen de Aprobación
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.
IX - Bibliografía Básica
[1] Rayledge,C and Kristiansen,B.2006."Basic Biotecnology".Tercera Edición.Cambridge University Press.
[2] Lee,B.2000."Biotecnología de los alimentos".Ed Acribia.España.
[3] Yousef A y Carlston C .2006.”.Microbiología de los alimentos : Manual de Laboratorio”. Ed. Acribia. España.
[4] Bu Lock, John y Kristiansen, Bjorn. 1991. “Biotecnología Básica”. Editorial Acribia. Zaragoza,España.
[5] Crueger Wulf y Crueger Anneliese. 1993. “Biotecnología: Manual de Microbiología Industrial”. Editorial Acribia,Zaragoza, España.
[6] Moo-Young, Murray (Ed). 1985. “Comprehensive Biotechnology” Vol 1,2,3, y 4. Pergamon Press. Oxford, Inglaterra
X - Bibliografia Complementaria
[1]
XI - Resumen de Objetivos
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 bíotecnológicos
XII - Resumen del Programa
Microorganismos y biotecnología. Aspectos generales. Estequiometria y energética del crecimiento celular. Balances de materia y energla. Rendimientos máximos teóricos y reales, eficiencia energética del crecimiento. Aplicación al cultivo de microorganismos. Cinética de crecimiento y de consumo de sustrato, ecuaciones. Mantenimiento celular. Modelos de crecimiento: no estructurado, estructurado. Modelos metabólicos. Productos de interés industrial. Cinética del crecimiento, estequiometria, cinética de formación de productos. El oxigeno como nutriente. Cinética de consumo. Nociones sobre transferencia de oxigeno, variables que la afectan. Sistemas de cultivo. Aplicaciones. Biorreactores: diferentes tipos clasificación. Reactores tipo tanque agitado y con agitación neumática. Reactores de membrana. Biorreactores ideales y reales. Suministro de potencia en sistemas gaseados y no gaseados para fluidos newtonianos y no newtonianos. Biorreactores enzimáticos y fotobiorreactores. Instrumentación y control de procesos biotecnológicos. Cultivo de microorganismos por fermentación en estado sólido. Definición. Parámetros fundamentales. Cambios de escala. Tratamiento de efluentes.
XIII - Imprevistos