1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS
1.1 Conceptos básicos y desarrollo del primer principio de la termodinámica. Estudio de transformaciones estacionarias y transitorias.
2. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA
2.1 BALANCES DE MATERIA EN SISTEMAS BIOLÓGICOS. Análisis de procesos metabólicos y cálculo de términos de generación. Estudio de grados de libertad. Balances en estado estacionario. Balances en estado transitorio.
2.2 BALANCES DE ENERGÍA EN SISTEMAS BIOLÓGICOS. Tipos de energías. Cálculo de energías metabólicas y de reacción. Balances de energía total en sistemas en estado estacionario. Balances de energía en estado transitorio.
3. FENÓMENOS DE TRANSPORTE
3.1 INTRODUCCIÓN A LOS FENÓMENOS DE TRANSPORTE. Ecuaciones teóricas de las leyes de velocidad.
3.2 TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN FLUIDOS. Ecuaciones predictivas.
3.3 TRANSMISIÓN DE CALOR EN RÉGIMEN ESTACIONARIO. 1ª Ley de Fourier. Acoplamiento de mecanismos de conducción y convección. Dimensionado de intercambiados de calor. Efecto del ensuciamiento en tuberías.
3.4 TRANSMISIÓN DE CALOR EN RÉGIMEN TRANSITORIO. Aplicación de las segundas ecuaciones de Fourier. Concepto de geometría básica. Aplicación de la Regla de Newman.
4. PRÁCTICAS DE INFORMÁTICA
4.1 CASO PRÁCTICO DE RESOLUCIÓN EN EXCEL DE BALANCES DE MATERIA EN ESTADO ESTACIONARIO CON GENERACIÓN. Concretamente, se predecirán los caudales y composiciones de un proceso de obtención de paracetamol viendo la versatilidad de la hoja de cálculo al modificar los datos.
4.2 CASO PRÁCTICO DE TRANSPORTE DE CALOR EN RÉGIMEN TRANSITORIO CON EL PROGRAMA FOURIER WEB. Predicción del tiempo de calentamiento o enfriamiento de un producto con varias dimensiones de transporte utilizando un programa informático que incluye todas las soluciones de las Segundas ecuaciones de Fourier.
5. PRÁCTICAS DE LABORATORIO
5.1 CASO PRÁCTICO DE BALANCE DE MATERIA DE UN COMPONENTE EN RÉGIMEN TRANSITORIO. Predicción del contenido de un componente en un depósito en función del tiempo.
5.2 REDUCCIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE VELOCIDAD DE CALOR MEDIANTE EL USO DE AISLANTES TÉRMICOS. Se evaluará la combinación de diferentes aislantes para minimizar las pérdidas de calor en un biorreactor.
5.3 DETERMINACIÓN DE LA DIFUSIVIDAD TÉRMICA DE UN PRODUCTO. Se aplicarán la Regla de Newman y se manejarán los 4 parámetros adimensionales de las Segundas ecuaciones de Fourier.

La asignatura se encuentra dentro del Módulo de aplicaciones y desarrollo biotecnológicos del grado de Biotecnología en la materia de Ingeniería de Procesos, siendo de carácter obligatorio.

En el marco del Grado en Biotecnología esta asignatura va a aportar las herramientas matemáticas necesarias para la aplicación de la ingeniería de bioprocesos. Concretamente, se centrará en el estudio de los fundamentos de los balances de propiedad (materia y energía) y de los fenómenos de transporte involucrados en los procesos biotecnológicos.

La evaluación de la asignatura se llevará a cabo, por un lado, realizando dos exámenes en PoliformaT (en aulas de informática de la ETSIAMN) de los conceptos teóricos y prácticos de los dos bloques de la asignatura (Balances de materia y energía y Fenómenos de Transporte) y, por otro lado, mediante 4 tests junto con sus memorias de Excel con el procesado de datos de las prácticas. Cada examen, constará de una parte teórica (30% de la nota del examen) y de otra parte en la que los estudiantes deberán resolver problemas (70% de la nota del examen). Estos exámenes supondrán, cada uno, un 40% de la nota de la asignatura. Por otra parte, la evaluación de las prácticas supondrá el 20% de la nota final. Por tanto, la fórmula utilizada para la calificación final de la asignatura será: Nota final= 0,8·(Nota examen bloque I+Nota examen bloque II)+0,2·Nota prácticas. Será necesario obtener una puntuación mínima de 3/10 para poder ponderar cada parte de los exámenes (tanto de teoría como de problemas). La calificación final será de 4,5 si debido a esta restricción de nota mínima en algún acto de evaluación no se puede aplicar la fórmula y, si se aplicara saliera aprobada. Los exámenes de los dos bloques de la asignatura podrán recuperarse, pero no las prácticas. Para los estudiantes con dispensa de asistencia, el sistema de evaluación será el mismo que en los de asistencia normal ya que todas las prácticas disponen de una explicación audiovisual y, por tanto, tienen acceso a la información necesaria para realizar cada test y sus cálculos. La ausencia no justificada a cualquier actividad con un porcentaje mínimo de asistencia obligatoria supondrá la calificación de No presentado.

1. INTRODUCCIÓN A LAS OPERACIONES DE RECUPERACIÓN O DOWNSTREAM
1.1 Introducción a las operaciones unitarias de recuperación de productos biotecnológicos. Diagramas de proceso de recuperación de productos biotecnológicos. Clasificación de las operaciones unitarias de recuperación, separación y purificación de productos biotecnológicos. Ejemplos.
2. OPERACIONES DE SEPARACIÓN PRIMARIA
2.1 SEDIMENTACIÓN: Tipos de sedimentación. Sedimentación discontinua. Sedimentación continua. Diseño de un sedimentador por zonas.
2.2 CENTRIFUGACIÓN a escala de laboratorio, piloto e industrial. Descripción de la operación. Aplicación en la industria biotecnológica. Ley de Stokes. Escalado y factor sigma. Equipos centrífugos y sus características.
2.3 FILTRACIÓN. Teoría de la filtración. Filtración transversal. Filtración tangencial. Coadyuvantes de filtración. Filtración a caudal constante. Filtración a presión constante. Equipos de filtración
2.4 DISRUPCIÓN CELULAR: Definición de la operación. Métodos mecánicos y no mecánicos de disrupción celular. Escalabilidad de los métodos de disrupción celular
2.5 PL Centrifugación. Separación de caseína por precipitación ácida y posterior centrifugación. Toma de datos experimentales.
2.6 PI Centrifugación.Tratamiento de datos experimentales. Valoración del efecto de la velocidad de giro, el pH y el tiempo de centrifugación sobre el rendimiento de separación. Elaboración de informe de prácticas.
3. OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR MEMBRANAS
3.1 Conceptos básicos. Membrana selectiva. Fuerza impulsora. Unidad básica de separación por membranas.
3.2 Tipos de operaciones con membranas: clasificaciones y aplicaciones. Aplicaciones en la industria biotecnológica y afines.
3.3 Microfiltración. Ultrafiltración. Nanofiltración. Ósmosis inversa.
3.4 PL Ósmosis Inversa. Separación por ósmosis inversa en equipo de planta piloto. Desalación de agua por ósmosis inversa. Toma de datos experimentales.
3.5 PI Ósmosis Inversa. Tratamiento de datos experimentales. Obtención de los parámetros característicos del módulo de membrana (índice de rechazo, permeabilidad al disolvente, permeabilidad al soluto, índice de conversión). Elaboración de informe de prácticas.
4. OPERACIONES DE CONCENTRACIÓN, PURIFICACIÓN Y ESTABILIZACIÓN
4.1 Concentración por EVAPORACIÓN: Presión de vapor y evaporación por ebullición. Definición de la operación. Aplicaciones en la industria biotecnológica. Tecnología de evaporación. Equipos industriales. Diseño de evaporadores. Economía del evaporador.
4.2 CRISTALIZACIÓN: Definición de la operación. Saturación y sobresaturación. Diagrama de solubilidad. Cristalización por enfriamiento y concentración. Nucleación primaria y secundaria. Crecimiento del cristal. Diagrama de saturación-sobresaturación. Equipos cristalizadores. Pureza de la cosecha de cristales. Rendimiento. Resolución de problemas.
4.3 SECADO POR AIRE CALIENTE. Fundamentos de la operación de secado. Agua libre, agua ligada, actividad del agua. Secado por aire caliente. Termodinámica del aire húmedo. Curvas de secado y velocidad de secado. Secado por atomización. Equipos.
4.4 LIOFILIZACIÓN. Definición de la operación. Etapas de congelación, sublimación y desorción. Diagramas de fases, temperatura de transición vítrea. Equipos liofilizadores.
4.5 PL Secado de productos biotecnológicos. Secado por aire caliente de levadura prensada. Liofilización de ovoalbúmina. Toma de datos experimentales.
4.6 PI Secado de productos biotecnológicos. Tratamiento de datos experimentales. Cálculo y representación de las curvas de secado y velocidad de secado. Interpretación de los resultados. Elaboración de informe de prácticas.

Los bioprocesos son una parte esencial de muchas industrias tales como la industria biotecnológica, alimentaria, química, farmacéutica o medioambiental. Los nuevos productos y procesos han sido concebidos y parcialmente desarrollados en laboratorios, pero la aplicación de la biotecnología a escala industrial necesita de los conocimientos fundamentales de la ingeniería. Pese a ser complejos y difíciles de controlar, los sistemas biológicos obedecen a las leyes de la química y la física y son, por lo tanto, analizables desde un punto de vista ingenieril. Existe una necesidad de profesionales entrenados en tecnología de bioprocesos que puedan trasladar los nuevos descubrimientos a la producción a escala industrial. Estos profesionales deben estar preparados para trabajar en la zona común entre la biología y la ingeniería. La Ingeniería de Productos Biotecnológicos (IPB) se estudia en dos asignaturas de 2º curso del Grado en Biotecnología. Las asignaturas Ingeniería de Procesos Biotecnológicos I y II pretenden introducir a los alumnos en la ingeniería de procesos orientada a la biotecnología. Tras haber estudiado los fundamentos de los balances de propiedad y de los fenómenos de transporte involucrados en los bioprocesos en el cuatrimestre A (Ingeniería de Procesos Biotecnológicos I), la asignatura Ingeniería de Procesos Biotecnológicos II abordará los principios y aplicaciones de los principales procesos de separación, purificación y acondicionamiento utilizados en las industrias biotecnológicas. Este conjunto de operaciones unitarias necesarias para recuperar un producto biotecnológico se conoce en el contexto biotecnológico como operaciones downstream u operaciones de recuperación.

El objetivo de la asignatura Ingeniería de Procesos Biotecnológicos II es abordar los principios y aplicaciones de las principales operaciones unitarias de separación, purificación y acondicionamiento utilizados en las industrias biotecnológicas. En el contexto biotecnológico, estas operaciones se conocen como operaciones downstream u operaciones de recuperación.

La materia se divide en dos bloques, de modo que a lo largo del cuatrimestre se realizarán 2 exámenes parciales, uno por cada bloque. La calificación obtenida en los exámenes parciales, junto con las tareas asociadas a la materia evaluada en cada parcial, se ponderará según el número de horas dedicadas a los contenidos evaluados en cada bloque (CP1 y CP2), y contribuirá a la nota de la parte de TEORÍA. Las tareas hacen referencia a los pequeños actos de evaluación realizados en el aula o fuera de ésta, que contribuirán a la nota final en la parte de TEORÍA. La calificación de las tareas realizadas podrá verse modificada en función de la adecuación a los plazos de entrega. Los informes de prácticas se evaluarán con base a los criterios de evaluación publicados en poliformaT a lo largo del curso, y la nota contribuirá a la nota final en el apartado de nota de PRÁCTICAS. La calificación de los informes de prácticas podrá verse modificada en función de la adecuación a los plazos de entrega. La NOTA FINAL corresponderá en un 80% a la nota de TEORÍA y el 20% restante corresponderá a PRÁCTICAS. Los alumnos que obtengan una nota mayor o igual que 4,0 en cada uno de los exámenes parciales, hayan asistido a las sesiones prácticas y hayan entregado en plazo los informes correspondientes tendrán superada la asignatura siempre y cuando la nota final de la asignatura resulte mayor o igual que 5,0. En caso de que la nota promedio resulte mayor o igual que 5,0 pero no se llegara al mínimo exigido en alguna de las partes, la nota en actas será de 4,5. NOTA FINAL = 0'8*TEORÍA + 0'2* PRÁCTICAS = 0'8*[CP1*(0'8*PARCIAL1+0'2*TAREAS1)+CP2*(0'8*PARCIAL2+0'2*TAREAS)]+ 0'2* PRÁCTICAS Donde: CP1, PARCIAL1, TAREAS1 se corresponden con el coeficiente de ponderación, examen parcial y tareas correspondientes al bloque 1, respectivamente. CP2, PARCIAL2, TAREAS2 se corresponden con el coeficiente de ponderación, examen parcial y tareas correspondientes al bloque 2, respectivamente. CP1 y CP2 = [0.4, 0,6], de modo que un acto de evaluación no superará en ningún caso el 40%, de acuerdo a la normativa UPV. Los alumnos deberán presentarse a las pruebas de recuperación en caso de haber obtenido una calificación inferior a 4.0 en alguno de los parciales, o en caso de no llegar al 5.0 teniendo en cuenta la nota de teoría y prácticas. Asimismo, podrán presentarse a dichas pruebas para mejorar la nota, en cuyo caso prevalecerá la nota obtenida en la prueba de recuperación. En relación a esto último, y cuando los profesores así lo consideren, se podrá tener en cuenta el desempeño global a lo largo de desarrollo de la asignatura. En caso de reconocimiento de exención de asistencia (dispensa) se arbitrará una prueba extraordinaria para la recuperación de las actividades de asistencia obligatoria. En caso de no asistir de forma justificada a una de las sesiones de PI o PL, la evaluación se realizará a través del informe de prácticas entregado en el plazo establecido. La ausencia no justificada a cualquier actividad con un porcentaje mínimo de asistencia obligatoria supondrá la calificación de No presentado.