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Curso: 2003/04 Centro: fac. Cc. Experimentales


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Curso: 2003/04

Centro: FAC. CC. EXPERIMENTALES

Estudios: INGENIERO QUÍMICO

Asignatura: INGENIERÍA ENZIMÁTICA Y DE LA FERMENTACIÓN

Código: 46993201

Ciclo: 1º

Curso: 3º

Cuatrimestre: 2º

Carácter: OBLIGATORIA

Créditos teóri.: 6

Créditos práct.: 1,5
Área: INGENIERÍA QUÍMICA

Departamento: INGENIERÍA QUÍMICA

Descriptores: Enzimas. Cinética de las reacciones catalizadas por enzimas.

Inhibición e inducción. Inmovilización. Reactores enzimáticos. Uso de enzimas en biotransformaciones.

Cinética del crecimiento y generación de producto de microorganismos. Esterilización.

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TEMARIO DE TEORÍA

Tema 1: Introducción

Definición de tecnología de la fermentación. Desarrollo histórico. Esquema general. Catalizadores biológicos. Productos de la fermentación. Procesos industriales.


Tema 2: Cinética enzimática homogénea

Mecanismo de la acción enzimática: El complejo enzima-sustrato. Cinética enzimática irreversible de un sustrato: Ecuación de Michaelis-Menten. Cinética reversible de un sustrato. Activación e inhibición. Inhibición por sustancias ajenas: Competitiva, acompetitiva, no competitiva, mixta. Reacciones de dos sustratos. Reacciones multisustrato. Efecto del pH. Efecto de la temperatura. Desactivación de enzimas. Estabilización de enzimas.


Tema 3: Cinética de las reacciones con enzimas inmovilizadas

Inmovilización de enzimas. Métodos de inmovilización: Adsorción, enlace covalente, enlaces cruzados, autoinmovilización, inclusión, mediante membranas. Determinación de parámetros en enzimas inmovilizadas. Influencia de la inmovilización sobre la actividad y la estabilidad de las enzimas. Efectos de la resistencia externa a la transferencia de materia. Difusión y reacción intrapartícula. Resistencias simultáneas externa e intrapartícula a la transferencia de materia. Efecto de inhibidores, temperatura y pH en la actividad de enzimas inmovilizadas y en su desactivación. Aplicación de las enzimas inmovilizadas. Ventajas e inconvenientes de las enzimas inmovilizadas.


Tema 4: Biorreactores enzimáticos

Tipos de biorreactores enzimáticos. Evaluación del rendimiento de los biorreactores enzimáticos: Biorreactores discontinuo y continuo. Estabilidad de los biorreactores enzimáticos en estado no estacionario. Biorreactores con partículas en suspensión y recirculación de las mismas. Biorreactores de lecho fijo: Variación de la actividad con el tiempo.


Tema 5: Introducción al cultivo de microorganismos

Velocidad específica de crecimiento y reproducción. Velocidad de consumo de sustrato. Velocidad de formación de producto. Productividad. Nutriente limitante del crecimiento. Influencia de la temperatura, pH y actividad del agua en el crecimiento. Estimación del crecimiento celular. Formulación de medios de cultivo. Estequiometría del crecimiento y formación de producto.


Tema 6: Modelos para el crecimiento de microorganismos

Velocidad específica de crecimiento. Fases de crecimiento. Nutriente limitante del crecimiento. Modelos no estructurados y estructurados. Modelos no estructurados para un solo nutriente limitante. Crecimiento inhibido por nutriente o productos.


Tema 7: Cultivo de poblaciones aisladas

Balances de biomasa, nutriente y producto. Aplicación a un biorreactor discontinuo mezcla perfecta. Aplicación a un biorreactor continuo. Desviaciones del comportamiento ideal. Muerte celular, metabolismo endógeno y mantenimiento. Multiplicidad y estabilidad de estados estacionarios. Modificaciones del biorreactor continuo: Biorreactores en serie, biorreactor con recirculación de biomasa.


Tema 8: Interacción entre poblaciones en cultivos mezclados

Clasificación de las interacciones entre poblaciones: Interacciones directas e indirectas. Análisis de la competición. Análisis del comensalismo. Análisis del mutualismo. Análisis de la predación.


Tema 9: Procesos de separación de los productos de fermentación

Introducción a los procesos de separación en los procesos biológicos. Secuencia de purificación y operaciones de separación. Ruptura celular. Métodos mecánicos y no mecánicos. Eliminación de sustancias insolubles. Aislamiento. Purificación. Refinado. Consideraciones generales en las secuencias de purificación.

TEMARIO DE PRÁCTICAS.


  1. Hidrólisis del almidón por una amilasa

  2. Estudio de la actividad de la levadura del pan

  3. Digestión de una proteína en aminoácidos

BIBLIOGRAFÍA.



1. Aiba, S., Humphey, A. E. y Millis, N. F. (1973). Biochemical Engineering. Academic Press. New York.
2. Bailey, J. E. y Ollis, D. F. (1986). Biochemical Engineering Fundamentals. McGraw-Hill. New York.
3. Biotol Project (1992). Bioreactor Design and Product Yield. Butterworth-Heinemann. Oxford.
4. Gòdia Casablancas, F y López Santín, J. (editores) (1998). Ingeniería Bioquímica. Síntesis. Madrid.
5. McDuffie, N. G. (1991). Bioreactor Design Fundamentals. Butterworth-Heinemann. Oxford.
6. Pirt, S. J. (1975). Principles of Microbe and Cell Cultivation. Blackwell Scientific Publications. Oxford.
7. Quintero Ramírez, R. (1981). Ingeniería Bioquímica. Teoría y aplicaciones. Alhambra Mexicana. Mexico D. F.
8. Scragg, A. (1996). Biotecnología para Ingenieros. Sistemas Biológicos en Procesos Tecnológicos. Traducción de Leonor Huerta. Limusa. México D. F.
9. Wang, D., Cooney, C., Demain, A., Dunnill, P., Humphrey, A. y Lilly, M. (1979). Fermentation and Enzyme Technology. John Wiley & Sons. Nueva York.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN.

Durante el desarrollo de la asignatura se realizaran dos exámenes parciales y un examen final. Los alumnos deberán entregar al finalizar el curso un guión con las prácticas desarrolladas. El examen supone el 80% de la nota y el guión de prácticas el 20%.


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