Curso Bioingeniería El presente curso pretende dar al alumno la información y formación necesarias para que a través de estos conceptos de Biotecnología, aborde los problemas biotecnológicos integrando los aspectos bioquímicos, microbiológicos e ingenieríles. Temario 1 Inroducción a la Bioingeniería y Modelamiento Matemático Dr. R. Vazquez D. 2.1 Estequiometría, Bioenergética y Termodinámica del crecimiento * Balance elemental * Bioenergética * Grado de reducción y balance de energía Dr. R. Vazquez D. 2.2 Balances bioquímicamente estructurados Dr. O.T. Ramírez R. 3 Introducción al ISIM (simulación numérica) Dr. A. López-Munguía 4 Crecimiento Microbiano y Cultivo en lote . Dr. A. López-Munguía * Diseño y balance de un medio de cultivo * Métodos para medir el crecimiento de cultivos * Cinética del crecimiento microbiano (Ecuación de Monod y otros modelos) * Cinética y rendimiento en la producción del producto (Leudeking Piret) * Crecimiento microbiano y su relación con el medio ambiente * Inhibición química (Competitiva y no-competitiva) * Inhibición por sustrato 5.1 Cultivo continuo Dr. O.T. Ramírez R. * Clasificación de los sistemas de cultivo continuo * Teoría del quimiostato * Productividad en cultivo continuo * Limitación de diferentes nutrientes en cultivo continuo * Modalidades del quimiostato (en serie, con recirculación interna o externa) * Cultivos continuos en reactores tubulares * Usos del cultivo continuo 5.2 Cultivo alimentado: Flujo constante y exponencial * Cultivo alimentado cíclico * Comparación entre los distintos tipos de cultivo * Otros modos de operación (perfusión, flujo tapón) Dr. O.T. Ramírez R. 6 Ingeniería de rutas metabólicas Dr. A. Martínez 7 Esterilización : Por Calor, Química, Radiación, Filtración Dr. L. Serrano 8 Transferencia de masa (oxígeno) en sistemas de fermentación * Mecanismos de transporte: difusional, convectivo Dr. E. Galindo * Movimiento aleatorio y la ecuación de difusión * Metodos para determinar coeficientes de difusión 8.2 Transferencia de masa en sistemas heterogéneos (catálisis) Dr. A. López-Munguía 8.3 Transferencia de masa (continuación) * Difusión en líquidos biológicos * Difusión en soluciones de macromoléculas * Predicción de coeficientes difusionales * Difusión en geles * Efectos difusionales en el cultivo de hongos * Efectos difusionales en enzimas inmovilizadas * Bases de la transferencia de oxígeno en fermentadores * Coeficiente volumétrico de transferencia de oxígeno (kLa) * Métodos para medir kLa * Correlaciones para estimar kLa * Transporte de momentum (mezclado y reología) Dr. E. Galindo 9 Ley de Newton de viscosidad Dr. E. Galindo * Métodos para medir viscosidad * Fluidos no Newtonianos (modelos reologicos básicos) * Características reológicas de caldos de fermentación * Patrones de flujo * Velocidad de deformación promedio * Definición de mezclado * Velocidad de deformación y esfuerzos de corte * Velocidad del fluido * Flujo vs velocidad de deformación * Medición del consumo de potencia por agitación * Curvas de potencia (con y sin aireación) * Tipos básicos de impulsores * Curvas de potencia con fluidos no Newtonianos * Caida de potencia debida a la aireación * Nuevas geometrías de impulsores * Indicadores de la calidad del mezclado (grado de homogenización, tiempo de mezclado, tiempo de recirculación) Selección y diseño de fermentadores * Características de fermentadores * Tipos basicos de fermentadores y sus variantes * Características típicas de tanques agitados * Comparación de fermentadores en términos de transferencia de oxígeno y mezclado * Matraces agitados * Fermentadores de laboratorio y banco * Fermentadores piloto * Fermentadores industriales * Diseño básico de fermentadores * Dimensiones geomÈtricas * Tipo y número de impulsores * Capacidad del motor * Capacidad para mezclar el líquido y el gas * Capacidad para transferir oxígeno * Capacidad para transferir calor * Bases del diseño mecánico 10 Escalamiento ascendente y descendente * Definición * Criterios de escalamiento / metodologías * Ejemplos planta piloto Dr. O.T. Ramírez R. 11 Operaciones de separación y purificación en Biotecnología Dr. R. Vazquez D. Bibliografía General * Quintero R.; "Ingeniería bioquímica: Teoría y aplicaciones", 1993, Ed. Alhambra Mexicana, 3a. Reimp. * Tejeda A., Montesinos R.M, Guzmán R.; "Bioseparaciones", 1995, Ed. Unison * Bu'Lock J., Kristiansen B.; "Basic Biotechnology", 1987, Academic Press * Lee J.M.; "Biochemical Engineering" * Baley J.E., Ollis D.F.; "Biochemical Engineering Fundamentals", 1977, Mc Graw Hill, 2nd Ed. * VanHolde, K. E. (1971)"Introduction to transport processes: diffusion, Physical Biochemistry, Foundations of Modern Biochemistry Series, Prentice Hall Int., pp. 7997. * Geankoplis, C. J. (1978) "Principles of mass transfer" (secciones 5.1, 5.3 y 5.4), Transport Processes and Unit Operations, Allyn & Bacon, Boston, pp. 263-266 y 277286.