| Competències |
| Codi | |
| A1 | Aplicar coneixements de càlcul numèric, mètodes numèrics, informàtica i bioestadística. |
| A13 | Tenir capacitat d'analitzar dades (resultats, fer tractament estadístics) propis del camp científic. |
| A14 | Dissenyar protocols experimentals de laboratori i aplicar-los. |
| A17 | Manipular amb seguretat materials químics i biològics i valorar els seus riscos. |
| A19 | Conèixer i aplicar el disseny i enginyeria de bioreactors. |
| A22 | Integrar els fonaments de les ciències de la vida amb els de l'enginyeria en el desenvolupament de productes i aplicacions. |
| B1 | Aprendre a aprendre. |
| B2 | Capacitat d'anàlisi i de síntesi. |
| B3 | Aplicar el pensament crític, lògic i creatiu. |
| B4 | Resoldre problemes de forma efectiva. |
| B5 | Treballar de forma autònoma amb iniciativa i responsabilitat personal. |
| B6 | Habilitat per a treballar en equip, com a membre de l'equip o com a líder. |
| B7 | Tenir solvència en la cerca i ús d'informació bibliogràfica específica. |
| B8 | Capacitat per analitzar críticament la informació. |
| B9 | Capacitat per establir prioritats i objectius i planificar el temps de forma efectiva. |
| B11 | Capacitat per prendre decisions en situacions complexes. |
| B14 | Actuar sempre amb respecte i educació amb tothom. |
| C2 | Utilitzar com a usuari les eines bàsiques en TIC. |
| C5 | Expressar-se correctament (tant de forma oral com escrita) en català i en castellà. |
| Objectius d'aprenentatge |
| Objectius | Competències | ||
| Definir els principals tipus de bioreactors, descriure les seves característiques bàsiques e identificar les seves aplicacions més importants tant per processos enzimàtics com per processos amb microorganismes. Identificar i descriure els elements necessaris per dur a terme el disseny d'un bioreactor, utilitzant les equacions cinètiques més comuns i les equacions de diseny. Analitzar els reactors ideals per continuar a posteriori amb el desenvolupament de reactors reals | A1 A19 |
B1 B2 B3 B4 B5 |
C2 |
| Desenvolupar habilitats de raonament crític | A1 |
B2 B3 B4 B5 B7 B8 |
C5 |
| Desenvolupar habilitats de raonament creatiu | A1 |
B3 B4 B5 B11 |
C5 |
| Estudiar en el laboratori alguns bioprocessos a escala de reactor. Familiaritzar als estudiants amb les tècniques i mètodes propis dels bioreactors | A1 A13 A14 A17 A19 A22 |
B6 B7 B9 B14 |
C5 |
| Continguts |
| Tema | Subtema |
| Tema 1. Conversió i dimensions del reactor | 1.1. Definició de conversió 1.2. Equacions de disseny 1.2.1. Sistemes por lots 1.2.2. Sistemes de flux 1.3. Aplicacions de les equacions de disseny pels reactors de flux continu 1.4. Reactors en sèrie 1.5 Altres definicions |
| Tema 2. Lleis de velocitat i estequiometria | 2.1. Definicions bàsiques 2.1.1. La constant de velocitat de reacció 2.1.2. L’orde de reacció 2.1.3. Lleis de velocitat elementals i molecularitat 2.1.4. Reaccions reversibles 2.1.5. Lleis de velocitat i reaccions no elementals 2.2. Taula estequiomètrica 2.2.1. Sistemes per lots 2.2.2. Sistemes de reacció a volum constant 2.2.3. Sistemes de flux 2.2.4. Canvis de volum al reaccionar 2.3. Reaccions amb canvi de fase |
| Tema 3. Disseny de reactors isotèrmics | 3.1. Estructura de disseny per a reactors isotèrmics 3.2. Augment d’escala de dades d’un reactor per lots en fase líquida pel disseny d’un CSTR 3.2.1. Operació per lots 3.2.2. Disseny de CSTR 3.3. Reactors tubulars 3.4. Caiguda de pressió en reactors 3.4.1. Caiguda de pressió i llei de velocitat 3.4.2. Flux a través d’un llit empacat 3.5. Ús de CA (líquid) i FA (gas) en els balanços de mols i en les lleis de velocitat 3.5.1. CSTR, PFR, PBR i reactors per lots 3.5.2. Reactors de membrana 3.6. Operació de reactors en estat no estacionari 3.6.1. Arrancada d’un CSTR 3.6.2. Reactors semilots 3.7. Reactors amb recirculació |
| Tema 4. Introducció reaccions microbiològiques i enzimàtiques |
4.1. Enzims, microorganismes i processos 4.1.1. Cinètica enzimàtica 4.1.2. Cinètica microbiana 4.2. Configuracions de bioreactors |
| Tema 5. Cinètica enzimàtica i microbiana | 5.1. Cinètica enzimàtica 5.1.1. Cinètica de Michaelis-Menten 5.1.2. Inhibició competitiva d’una substància estranya 5.1.3. Inhibició no competitiva d’una substància estranya 5.1.4. Inhibició per substrat 5.1.5. Cinètica amb enzimes immobilitzats 5.2. Cinètica microbiana 5.2.1. Cinètica del creixement exponencial. Model de Monod 5.2.2. Alternatives al model de Monod 5.2.3. Estequiometria, rendiments fraccionats i model de Monod generalitzat. |
| Tema 6. Transferència d’oxigen en bioreactors | 6.1. Demanda metabòlica d’oxigen 6.2. Coeficient de transferència d’oxigen 6.3. Balanç d’oxigen en un bioreactor 6.4. Factors que afecten a Kla 6.5. Mesura de Kla |
| Tema 7. Disseny De Reactors Bioquímics | 7.1. Disseny de reactors bioquímics 7.1.1 Característiques i tipus de fermentadors 7.2. Bioreactor de tanc agitat continu 7.2.1. Cinètica de Monod sense enverinament 7.2.2. Influencia de la velocitat de dilució. Càlcul del rentat del bioreactor 7.2.3. Condicions òptimes d’operació 7.2.4. Estimació de constants cinètiques 7.2.5. Recirculació de cèl•lules 7.2.6. FCTA amb cinètica de Monod i enverinament per producte 7.2.6.1. Cinètica controlada pel producte 7.2.6.2. Cinètica controlada pel substrat i el producte 7.3. Fermentadors tubulars 7.4. Disseny d’un reactor de tanc agitat discontinu |
| Planificació |
| Metodologies :: Proves | |||||||||
| Competències | (*) Hores a classe | Hores fora de classe | (**) Hores totals | ||||||
| Activitats Introductòries |
|
16 | 0 | 16 | |||||
| Sessió Magistral |
|
50 | 10 | 60 | |||||
| Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària |
|
15 | 15 | 30 | |||||
| Pràctiques a laboratoris |
|
15 | 15 | 30 | |||||
| Resolució de problemes, exercicis |
|
15 | 15 | 30 | |||||
| Atenció personalitzada |
|
18 | 0 | 18 | |||||
| Proves de desenvolupament |
|
4 | 0 | 4 | |||||
| (*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor. (**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat | |||||||||
| Metodologies |
| Descripció | |
| Activitats Introductòries | Presentació de l'assignatura, explicació de la metodologia que s'utilitzarà, comunicació dels criteris d'avaluació, formació de grups de treball |
| Sessió Magistral | Exposició del contingut de cada tema |
| Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària | Reslució de problemes relacionats amb la temàtica de l'assignatura per part de l'alumne amb supervisió de la professora |
| Pràctiques a laboratoris | Realització de pràctiques al laboratori en las que s'apliquen els coneixements adquirits |
| Resolució de problemes, exercicis | Resolució de problemes relacionats amb la temàtica de l'assignatura |
| Atenció personalitzada |
|
|
| Avaluació |
| Descripció | Pes | ||
| Pràctiques a laboratoris | I. Fermentació aeròbia. Producció de llevat (biomassa) II. Fermentació anaeròbia. Producció d’etanol III. Producció d’un metabòlit secundari. Producció de manganese-dependent peroxidase (MnP) IV. Producció de goma de xantà V. Catàlisi enzimàtica. Decoloració amb lacasa immobilitzada Assistència és obligatòria (mínim 80%), les pràctiques és realitzaran en grups de 4-5 persones, els alumnes hauran de portar bata, ulleres de seguretat, llibreta de laboratori i guió de pràctiques |
30% (80% del treball col•lectiu de pràctiques, 10% de la llibreta de pràctiques i 10% del treball individual al laboratori) |
|
| Resolució de problemes, exercicis | Resolució de problema relacionats amb la temàtica de l'assignatura (4 en total) | 5% | |
| Proves de desenvolupament |
Examen parcial del Bloc I: 35% (nota mínima 4) Examen parcial del Bloc II: 30% (nota mínima 4) |
65% | |
| Altres | |||
| Altres comentaris i segona convocatòria | |||
| Fonts d'informació |
| Bàsica |
Fogler, H.S., Ingeniería de las Reacciones Químicas, 2000, Prentice Hall
Fogler, H.S., Ingeniería de las Reacciones Químicas, ,
Doran, P.M., Principios de Ingeniería de los Bioprocesos, 1998, Acribia S.A.
, , , |
||||||||
| Complementària |
Atkinson, B., Reactores Bioquímicos, 1986, Editorial Reverté
Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas, 1993, Editorial Reverté
Shuler, M., Bioprocess Engineering, , Prentice Hall
Van´t Rier and Tramper, Basic Bioreactor Design, 1991, Marcel Dekker
Crueger, W. and Crueger, A., Biotecnología: Manual de Biotecnología Industrial, 1993, Editorial Acribia
, , , |
||||||||
| Recomanacions |
| Assignatures que es recomana haver cursat prèviament | ||||||
|
||||||
(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent