IBQ_31012_202210_1

Vista previa del material en texto

FACULTAD
DEPARTAMENTO INGENIERÍA BIOQUÍMICA
Grupo:
Código:
Programa/Semestre:
Periodo Académico:
Intensidad Semanal:
Créditos:
31012
IBQ 08
3
4
Materia: Procesos de separación y Laboratorio
202210
001
11105NRC:
PROFESORES
Oscar Javier Franco Solarte
DESCRIPCIÓN
El curso brindará herramientas al estudiante que le permitirán tomar decisiones para seleccionar el
proceso de separación más adecuado teniendo en cuenta cómo el producto de interés está asociado a la
célula, microorganismos o sustratos y a la naturaleza del bioproceso.
OBJETIVOS
GENERALES
Seleccionar el proceso o el conjunto de operaciones de recuperación de productos (Down stream) más
adecuados, de acuerdo a la naturaleza del bioproceso y especificaciones del producto final. Fortalece y/o
desarrolla los outcomes 1- Problem Solving, 2 - Design, 5 - Teamwork, 6 - Experiments y 7 - Life-long
learning.
TERMINALES
1. Relacionar los fundamentos de termodinámica, fenómenos de transporte de masa, calor y momento
con las operaciones de recuperación de productos en bioprocesos.
2. Diseñar* un proceso de separación mediante la selección de las fases que lo componen de acuerdo
con la naturaleza del bioproceso y especificaciones del producto final.
3. Evaluar el desempeño de los procesos de separación y recuperación.
4. Implementar experimentalmente procesos de separación y recuperación de productos, evaluando su
desempeño.
* Abarca diseño básico y conceptual. No diseño detallado.
ESPECÍFICOS
Unidad 1. Secuencia general de recuperación de producto
1.1. Explicar en términos generales las diferentes etapas de separación y recuperación de productos
(down stream), cuál es su objetivo y reconocer las operaciones unitarias típicas de cada una de ellas.
1.2. Reconocer la importancia y necesidad de conceptos básicos de ingeniería tales como, balances de
materia y energía, de equilibrio químico y termodinámico, fenómenos de transporte en los procesos de
separación y recuperación de productos (down stream).
1.3 Reconocer las especificaciones de producto, rendimientos y/o pureza como indicadores de las
operaciones unitarias de procesos de separación y recuperación de productos (down stream).
Unidad 2. Recuperación de metabolitos intracelulares
2.1 Describir las principales operaciones unitarias, así como los equipos requeridos cuando el producto
de interés se encuentra al interior de la célula.
2.2 Seleccionar entre los diferentes métodos de ruptura o lisis celular, el más apropiado de acuerdo a la
naturaleza del producto y a la naturaleza o tipo de célula.
Unidad 3. Recuperación de biomasa
3.1 Describir las principales operaciones unitarias, así como los equipos requeridos cuando se requiere
recuperar la biomasa o remover restos de esta de la corriente de proceso.
3.2 Seleccionar entre los diferentes métodos de recuperación de biomasa, el más apropiado de acuerdo
con la naturaleza del producto y a la naturaleza o tipo de célula.
3.3 Seleccionar el medio filtrante y el equipo de filtración más apropiados, de acuerdo con los
requerimientos del producto y sus propiedades fisicoquímicas.
3.4 Desarrollar análisis de ingeniería y cálculos para determinar el rendimiento de las operaciones de
recuperación de biomasa.
Unidad 4. Recuperación o concentración de metabolitos extracelulares
1.1 Aplicar conceptos y cálculos de transferencia de masa y calor, y equilibrio liquido-vapor relacionados
a las operaciones unitarias de evaporación y destilación.
1.2 Explicar el efecto que tienen los cambios en las condiciones de operación en el proceso de
evaporación y los tipos de operación.
1.3 Explicar las operaciones de destilación batch, columna de platos en continuo y destilación flash.
Unidad 5. Etapas de purificación finales
5.1 Describir las principales operaciones unitarias de purificación como cromatografía, cristalización y
secado.
5.2 Identificar los principios conceptuales y los fundamentos de ingeniería que gobiernan las operaciones
de purificación, cromatografía, cristalización y secado desde el enfoque de bioprocesos.
DE FORMACIÓN DE VALORES Y COMPETENCIAS
Valores
 • Honestidad en las acciones personales y en las actuaciones institucionales.
 • Pasión por el aprendizaje.
 • Compromiso con el bienestar de la sociedad y el cuidado del medio ambiente.
Competencias:
 • Interpretación
 • Investigación
 • Concertación
 • Expresión
METODOLOGÍA
Como un curso CAPSTONE, la metodología propuesta se enfoca en promover en los estudiantes de
ingeniería bioquímica la integración de conocimientos y competencias adquiridas en etapas previas, con
el fin de desarrollar herramientas de mayor complejidad encaminadas a la comprensión de las
operaciones de separación más frecuentes en los bioprocesos industriales. 
Como principal promotor se encuentran las experiencias prácticas de aprendizaje que corresponden
aproximadamente a un 70% del curso. Estas experiencias se desarrollan principalmente en la planta
piloto donde los alumnos se enfrentan a operaciones reales de ingeniería de procesos, donde ponen en
juego no solo competencias asociadas a su disciplina, sino también de algunas habilidades transversales
del proceso de formación profesional. Junto con la planta piloto, las experiencias prácticas tienen un
componente de simulación de procesos con software especializados, que permiten reforzar las
competencias mencionadas y acelerar el proceso de integración del nuevo aprendizaje en algunas de las
operaciones unitarias de separación, bajo múltiples escenarios de análisis y problemáticas ingenieriles.
Por otro lado, para las sesiones se darán a conocer previamente los objetivos de aprendizaje y el material
de estudio. Alineado con el modelo educativo de la Universidad Icesi se cuenta con una participación
activa del estudiante, donde se crea el ambiente para que identifique las herramientas y conceptos del
conocimiento previo (principalmente fenomenológicos y de balance de materia y energía), necesarios
para la construcción del nuevo conocimiento sobre las operaciones de separación en procesos químicos y
biológicos. Las sesiones tienen también como objetivo la revisión y unificación de conceptos y la
realización de ejercicios prácticos que permitan verificar el logro de los objetivos de aprendizaje y la
resolución de dudas.
Actividades del estudiante
Antes de la clase: Construir su nuevo conocimiento respecto a los temas de la asignatura programados
para las sesiones de estudio. Una guía la constituyen los objetivos de aprendizaje planteados, el material
de estudio suministrado por el docente, y las lecturas sugeridas. Esta es la base para la integración del
conocimiento previo.
Durante la clase: Evidenciar la integración de su conocimiento mediante la participación activa en la
planeación y entrega de las asignaciones del curso que van alineadas al trabajo práctico en la planta
piloto. Trabajar colaborativamente en las actividades grupales desarrolladas y revisar continuamente el
alcance de los objetivos específicos en cada unidad. 
Después de la clase: Profundizar en los temas vistos durante las sesiones teóricas y prácticas,
recurriendo a fuentes de información disponibles. Emplear el material discutido en clase para trabajar en
conjunto con sus compañeros, en la planeación de las experiencias prácticas y en la resolución de las
asignaciones o retos propuestos. Esto le permitirá identificar conceptos y fundamentos previos a utilizar,
dudas a resolver y temas a reforzar.
FECHAS A TENER EN CUENTA
Semana Temas 
1 Presentación del curso - Etapas de separación y recuperación
2 Ruptura celular
3 Filtración
4 Ultrafiltración
5 Sedimentación/Centrifugación
6 Proceso Downstream
7 Parcial 1
8 Evaporación
9 Evaporación
10 Parcial 2
11 Destilación
12 Destilación
13 Parcial 3 
14Introducción Operaciones Purificación
15 Proyecto Final
16 Proyecto Final
17 Presentación Proyecto Final
18 Examen Final
ESQUEMA DE EVALUACIÓN:
Se realizará un seguimiento de manera continua para estimular al alumno al estudio constante de la
asignatura durante el semestre, obteniendo información oportuna de retroalimentación para aplicar los
correctivos a que haya lugar en el proceso de enseñanza – aprendizaje. Las prácticas en planta piloto y
con software de simulación permiten a los alumnos identificar herramientas del conocimiento previo y
como deben integrarlas para solucionar problemas y entregar resultados en operaciones reales de
ingeniería. Las asignaciones o tareas le permiten al estudiante construir su conocimiento teniendo a la
mano sus apuntes de clase, datos reales de proceso, material bibliográfico y demás herramientas con el
fin de que identifique fortalezas y debilidades de su proceso de aprendizaje. Las evaluaciones parciales
involucran la revisión de procedimientos y correcta aplicación e integración de los conceptos previos con
los nuevos.
ESQUEMA DEL CURSO
Descripción Comentarios Peso
 Laboratorio
 Informes y sustentaciones de prácticas de
operaciones de separación 20%
 Examen Parcial 1 Unidad 1 a 3 15%
 Examen Parcial 2 Unidad 4 - Evaporación 15%
 Examen Parcial 3 Unidad 4 - Destilación 15%
 Examen Final Diseño de downstream y Unidad 5 15%
 Asignaciones/Tareas/Quices N/A 10%
 Proyecto Final
 Proyecto aplicado de diseño de esquema
Downstream
10%
DOCUMENTOS ADJUNTOS
1.1. Separación de células
1.2. Etapas de recuperación primarias
1.3. Etapas de recuperación intermedias
1.4. Etapas de purificación finales
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12876.pdf
Unidad 1. Secuencia general de recuperación de producto
2.1. Ruptura física
2.2. Ruptura química
2.3. Ruptura enzimáticahttps://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12878.pdf
Unidad 2. Recuperación de metabolitos intracelulares
3.1. Centrifugación
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12882.pdf
Unidad 3. Recuperación de biomasas - Centrifugación
3.1 Filtración
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12879.pdf
Unidad 3. Recuperación de biomasas - Filtración
3.1. Sedimentación (Sólo los numerales: 14A, 14B y 14G)
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12881.pdf
Unidad 3. Recuperación de biomasas - Sedimentación
3.1. Ultrafiltración
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12880.pdf
Unidad 3. Recuperación de biomasas - Ultrafiltración
4.1. Destilación 
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12884.pdf
Unidad 4. Recuperación o concentración de metabolitos extracelulares - Destilación
4.1. Evaporación
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12883.pdf
Unidad 4. Recuperación o concentración de metabolitos extracelulares - Evaporación
5.1. Cristalización
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12889.pdf
Unidad 5. Etapas de purificación finales - Cristalización
5.1. Cromatografía
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12888.pdf
Unidad 5. Etapas de purificación finales - Cromatografía
5.1. Secado
https://banner9.icesi.edu.co/ic_contenidos_pdf/adjuntos/202210/202210_11105_12890.pdf
Unidad 5. Etapas de purificación finales - Secado
BIBLIOGRAFÍA
TEXTOS GUÍAS
LIBROS
TEXTOS GUÍAS
Harrison, R. G., Todd, P. W., Todd, P., Rudge, S. R., & Petrides, D. P. (2015) . Bioseparations science
and engineering, Edición 2nd Ed,Oxford University Press, USA, ISBN: 978–0–19–539181–7
McCabe, W., Smith, J., & Harriot, P. (2005) . Operaciones Unitarias en Ingenieria Química , Edición 7ma
Ed, ISBN: 0-07-284823-5
Doran, P. M. (2012) . Bioprocess engineering principles, Edición 2nd Ed,Elsevier, ISBN: 9780080917702
TEXTOS COMPLEMENTARIOS
LIBROS
Alvero, C. C., Casablancas, F. G., Santín, J. L., Anadón, G. G., Rodicio, J. M. L., Seguí, J. L. M., ... &
Sancho, F. J. L. (1998) . Ingeniería bioquímica, Edición 1ra Ed, Síntesis, ISBN: 84-7738-611-0
Seader, J. D., Henley, E. J., & Roper, D. K. (2015) . Separation process principles with Applications using
Process Simulators, Edición 4th Ed, Wiley, ISBN: 978-1-119-23959-8
Ladisch, M. R. (2001) . Bioseparations engineering, Edición 1st Ed, Wiley-Interscience, ISBN: 978-
0471244769
Asenjo, J. A. (1990) . Separation processes in biotechnology, Edición 9th Ed, CRC Press, ISBN: 978-0-82-
478270-2
Ghosh, R. (2006) . Principles of bioseparations engineering, Edición 1st Ed, World Scientific Publishing
Company, ISBN: 978-981-256-892-2
RECURSOS
Nombre Descripción Necesario para la clase
Microsoft Teams Desarrollo de sesiones de tutoría No
Edificio C 206C Salón de Clase Si