Enxeñaría Bioquímica

Esta materia está pensada para desenvolver os principios da enxeñaría química e biolóxica tratados en cursos anteriores, proporcionando un coñecemento máis profundo dos procesos bioquímicos e da industria biotecnolóxica.

A materia incluirá clases nas que se introducirán biosistemas e bioprocesos e se desenvolverá unha estratexia cara á súa análise enxeñaril. Son precisos coñecementos previos de cálculo e enxeñaría química.

Desenvolveranse os contidos que figuran na memoria do Grao de Enxeñaría Química:

“Biotecnoloxía e enxeñaría bioquímica. Bioloxía das células e dos microorganismos de interese industrial. Tipos de encimas e microorganismos. Cinética microbiana e encimática. Nocións básicas de deseño e análise de reactores biolóxicos. Transporte de materia, transmisión de calor e aplicación de balances en sistemas microbianos. Esterilización. Procesos biotecnolóxicos.”

O desenvolvemento da materia estrutúrase en sete temas:

Tema 1. Introdución á Biotecnoloxía e á Enxeñaría Bioquímica
Biotecnoloxía e Enxeñería Bioquímica. Definicións básicas. Aplicacións. Descrición de procesos industriais.

Tema 2. Fundamentos microbiolóxicos e bioquímicos
Localización dos microorganismos na Bioloxía. Concepto de célula e tipos de organización celular. Célula procariota. Morfoloxía e estrutura básica. Célula eucariota básica. Características estruturais (mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, núcleo, membrana plasmática). Enxeñería Xenética. Clonación. Formación de ADN recombinante. Produtos biotecnolóxicos obtidos por Enxeñería Xenética.

Tema 3. Cinética encimática
Características e tipos de encimas. Cinética encimática. Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición encimática. Modificación da actividade encimática. Encimas inmobilizados. Aplicacións de encimas.

Tema 4. Cinética microbiana
Cultivos celulares. Crecemento de microorganismos. Factores medioambientais. Clasificación e modelos de crecemento microbiano. Ecuación de Monod. Inhibición. Inmobilización.

Tema 5. Deseño de biorreactores
Conceptos básicos a considerar no deseño dun biorreactor. Balances de materia e enerxía. Reactores de tanque axitado: operación en descontinuo, semicontinuo e continuo. Reactores de fluxo en pistón. Aeración. Axitación. Esterilización.

Tema 6. Biorreactores non convencionais
Descrición das características e operación dos principais biorreactores non convencionais: leito fixo, leito fluidizado, air-lift, reactores de membrana, fotobiorreactores, biorreactores bifásicos...

Tema 7. Procesos de separación en bioprocesos
Características xerais. Eliminación de biomasa. Ruptura celular. Técnicas baseadas en membranas. Extracción. Adsorción. Cromatografía. Outras técnicas de separación e purificación. Consideracións xerais sobre as secuencias de separación.

Bibliografía básica:
- Gòdia Casablancas, F.; López Santín, J. Ingeniería Bioquímica. Ed. Síntesis, 1998. ISBN 84-7738-611-0. Signatura: A160 1; 160 1.
- Bailey, J.E., Ollis, D.F. Biochemical engineering fundamentals, McGraw-Hill, 2ª ed., 1986. ISBN 0-07-003212-2. Signatura: 160 22.

Bibliografía complementaria:
- Díaz, M. Ingeniería de bioprocesos, Paraninfo, 2012. ISBN: 9788428381239. Signatura: 160 24.
- Atkinson, B.; Mavituna, F. Biochemical engineering and biotechnology handbook, The Nature Press, 1985. ISBN 0-333-33274-1. Signatura: 160 14.
- Aiba, S.; Humphrey, A.E.; Millis, N.F. Biochemical engineering, Academic Press, 2ª ed., 1973. ISBN: 0-12-045052-6. Signatura: 160 15
- Najafpour, G. Biochemical Engineering and Biotechnology, Elsevier, 2ª ed., 2015. ISBN: 978-0-444-63357-6. Dispoñible como recurso electrónico.

Competencias específicas:
* (CQ.1.2) Coñecementos sobre biotecnoloxía.
* (CQ.1.4) Enxeñería da reacción química.
* (CQ.2.1) Capacidade para a análise e deseño de procesos e produtos.

Competencias xerais:
* (CG.3) Coñecemento en materias básicas e tecnolóxicas, que lles capacite para a aprendizaxe de novos métodos e teorías, e os dote de versatilidade para adaptarse a novas situacións.
* (CG.4) Capacidade de resolver problemas con iniciativa, toma de decisións, creatividade, razoamento crítico e de comunicar e transmitir coñecementos, habilidades e destrezas no campo da enxeñería química industrial.

Competencias transversais:
* (CT.3) Comunicación oral e escrita en linguas propias e algunha estranxeira.
* (CT.6) Resolución de problemas.
* (CT.8) Traballo en equipo.
* (CT.11) Capacidade para comunicarse con expertos doutras áreas.
* (CT.19) Aprendizaxe autónoma.

En relación ás competencias CQ.1.2, CG.3 e CG.4, promoverase a cultura de seguridade, mediante a análise de aspectos relacionados, como por exemplo esterilización, riscos biolóxicos....

A ensinanza dos contidos teóricos realizarase mediante clases maxistrais onde se explicarán e fundamentarán os devanditos contidos. O profesorado fará pública, por medio do Campus Virtual, a información correspondente aos temas que se desenvolverán ao longo do curso. Todos os estudantes matriculados nesta materia teñen acceso libre á materia virtual. Nestas clases intercalaranse e suscitaranse diversas preguntas relativas ao temario para conseguir unha discusión conxunta, co fin último de promover a aprendizaxe e a súa participación activa na clase.

As clases de seminario consistirán na resolución de problemas, algúns dos cales serán resoltos polos propios estudantes. Nestas clases establecerase un diálogo cos estudantes en relación a varios aspectos teóricos e prácticos, para maximizar a aprendizaxe por parte do estudante. A folla de cálculo usada para a resolución de problemas será principalmente Excel.

Competencias a desenvolver en cada actividade:

___________Competencias xerais________Competencias transversais______ Competencias específicas

Seminarios: ___________CG3, CG4_______________CT6, CT19___________________CQ1.2, CQ1.4, CQ2.1
Clases expositivas: _____CG3, CG4_______________CT19________________________CQ1.2, CQ1.4
Titoría grupal: _________ CG3___________________CT3, CT8____________________CQ2.1

Os alumnos terán que desenvolver un traballo en grupo nas titorías de grupo, con exposición posterior. Deste xeito cubriríanse as competencias CG.3, CT.3, CT.8 e CQ2.1.

Realizarase unha visita técnica, suxeita a dispoñibilidade orzamentaria, a unha empresa que teña un proceso atractivo e relacionado cos contidos da materia. Buscarase que esta visita se coordine coa materia de "Transferencia de Materia". Esta actividade pretende, entre outras, desenvolver especificamente a competencia CT.11.

Efectuarase unha avaliación continua do proceso de aprendizaxe, por medio do encargo de diferentes tarefas, que consistirán en resolución de problemas en clase, entrega dun cuestionario, presentación oral dalgún tema desenvolto mediante traballo en equipo (traballo a presentar na da titoría de grupo).
Esta avaliación continua será a base para unha primeira nota, que contará o 40 % da cualificación final: un 15 % a titoría de grupo e un 25 % o resto.
Ó remate das clases farase un exame teórico-práctico, que contará o 60 % da cualificación final, incluíndo cuestións teóricas e resolución de problemas (20 % e 40 % da cualificación final, respectivamente). Para superar a materia precisarase unha cualificación global mínima de 5,0 puntos e un mínimo de 3,5 sobre 10 no exame. Para aquel alumnado que acadando os 5,0 puntos no global non chegue ó mínimo no exame, a cualificación global pasará a ser directamente a do exame.

Na seguinte Táboa resúmense as competencias que se avalían en cada actividade:

__________________________C. xerais_______C. transversais________C. especificas
1. Seminarios, entrega de
exercicio individual resolto______CG4__________CT6, CT19____________CQ1.2, CQ1.4

2. Seminarios.
Entrega de cuestionario________ CG3__________CT19_________________CQ1.2

3. Exame final individual________CG4__________CT3, CT6, CT19________CQ1.2, CQ1.4, CQ2.1

4. Titoría grupal_______________CG3__________CT8, CT3_____________CQ2.1

No caso de non superar a materia na primeira oportunidade gardarase a nota da avaliación continua (incluída a titoría de grupo) para a segunda oportunidade, repetindo o alumno unicamente o exame. Igualmente, para superar a materia nesta oportunidade será precisa unha cualificación global mínima de 5,0 puntos e un mínimo de 3,5 sobre 10 no exame. Non se gardarán cualificacións parciais entre convocatorias.

Recibirá a cualificación de “non presentado” aquel alumnado que participe en menos de tres das actividades propostas da avaliación continua.

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na "Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudiantes e de revisión de cualificacións".

A materia consta de 4,5 ECTS. Isto quere dicir que a carga de traballo para o alumno será 4,5 x 25 = 112,5 h. A distribución de horas para cada unha das actividades implicadas na materia lévase a cabo como segue:

Actividade.....................Horas aula...Horas non presenciais...ECTS
Clases maxistrais...............28,0.................34,0..................2,5
Seminarios........................9,0..................11,0..................0,8
Titorías grupo....................1,0...................4,0..................0,2
SUBTOTAL.......................38,0.................49,0..................3,5
Titorías individualizadas.......1,0...................2,0..................0,1
Exame e revisión................5,0..................17,5.................0,9
TOTAL............................44,0..................68,5.................4,5

Recoméndase que os estudantes cursen simultaneamente ou xa teñan cursado a materia Enxeñaría da Reacción Química, así como que teñan cursado e superado a materia Fundamentos de Procesos Químicos.

Haberá dous grupos para esta materia, impartíndose en diferentes idiomas: un en galego/castelán e o outro en inglés.