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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

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SERIACIÓN: Haber aprobado el TGA y 70 % de los créditos del bloque formativo

TRIMESTRE X

H. PRAC. 0

TIPO: OBL.

H. TEOR. 4.0

CREDITOS: 9 UNIDAD DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE:

PROCESOS INDUSTRIALES DE SEPARACIÓN

CLAVE: 233237

NOMBRE DEL PLAN: LICENCIATURA EN INGENIERIA BIOQUÍMICA INDUSTRIAL

1/5 DIVISIÓN: CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD UNIDAD: IZTAPALAPA

Objetivo General Que al finalizar el curso el alumno sea capaz de aplicar los fundamentos teóricos adquiridos en los cursos de Ingeniería para evaluar y calcular los principales equipos de separación involucrados en la industria de fermentaciones. Objetivos Específicos Que al final del curso el alumno sea capaz de:

• Identificar las operaciones unitarias más utilizadas en los procesos industriales de separación. • Identificar los fundamentos y principios básicos de las operaciones unitarias de bioseparaciones. • Conocer los principales equipos utilizados en bioseparaciones y contar con criterios de selección de

los mismos. • Seleccionar y diseñar procesos de separación característicos de procesos biotecnológicos

CONTENIDO SINTÉTICO 1. Introducción 4.0 h

Referencias: 1,4,5,6

2. Ruptura celular 4.0 h 2.1. Métodos mecánicos

2.1.1. Ultrasonido 2.1.2. Molido y agitación mecánica 2.1.3. Ruptura por presión

2.2. Inducción de lisis 2.2.1. Métodos físicos 2.2.2. Agentes líticos

2.3. Desecación 2.4. Aumento de la fragilidad de las células

Referencias: 1,5,6

PROGRAMA DE ESTUDIOS

NOMBRE DEL PLAN: LICENCIATURA EN INGENIERIA BIOQUÍMICA INDUSTRIAL 2/5

CLAVE: 233237 PROCESOS INDUSTRIALES DE SEPARACIÓN

3. Procesos de separación mecánica 3.1. Sedimentación 4.0 h

3.1.1. Principios generales 3.1.2. Velocidad terminal 3.1.3. Sedimentación libre 3.1.4. Sedimentación frenada 3.1.5. Movimiento bidimensional 3.1.6. Equipos de sedimentación Referencias: 1,2,3,4

3.2. Centrifugación 4.0 h

3.2.1. Principios generales 3.2.2. Teoría centrifuga 3.2.3. Colocación de los derrames de salida 3.2.4. Equipos de centrifugación Referencias: 1,4,6

3.3. Filtración 4.0 h 3.3.1. Principios generales 3.3.2. Teoría de la filtración 3.3.3. Clasificación de los procesos de filtración 3.3.4. Medios de filtración y ayudafiltros 3.3.5. Equipos de filtración Referencias: 1,4,6

4. Procesos de separación que involucren cambios de fase 4.1. Extracción líquido-líquido 4.0 h

4.1.1. Principios generales 4.1.2. Teoría de la extracción líquido-líquido 4.1.3. Sistemas de extracción líquido-líquido: acuoso-orgánico y acuoso-acuoso. 4.1.4. Criterios para la selección de los solventes de extracción 4.1.5. Tipos de extracción líquido-líquido (contacto discreto y contacto diferencial) 4.1.6. Equipos de extracción líquido-líquido Referencias: 1,4,6

4.2 Precipitación 4.0 h 4.2.1. Principios generales 4.2.2. Factores que influyen en la precipitación (temperatura, presión, tamaño de partícula, solvente,

concentración, pH, etc.) Referencias: 1,4,6

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4.3. Cristalización 4.0 h 4.3.1. Principios generales 4.3.2. Teoría de la cristalización 4.3.3. Equipos de cristalización Referencias: 1,4,6

4.4. Secado 4.0 h 4.4.1. Principios generales 4.4.2. Teoría de secado 4.4.3. Equipos de secado Referencias: 1,4,6

5. Tecnología de membrana (microfiltración, ultrafiltración y ósmosis inversa) 4.0 h

5.1. Principios generales 5.2. Teoría 5.3. Tipos de membranas 5.4. Concentración-polarización 5.5. Equipos utilizados Referencias: 1,4,6

6. Cromatografía en columna 4.0 h

6.1. Principios generales 6.2. Evaluación de las separaciones cromatográficas

6.2.1. Resolución 6.2.2. Velocidad 6.2.3. Capacidad 6.2.4. Eficiencia

6.3. Cromatografía de tamiz molecular (tipos de soportes y modo de separación) 6.4. Cromatografía de afinidad (tipos de soportes y modo de separación) 6.5. Cromatografía de intercambio iónico (tipos de soportes y modo de separación) Referencias: 1,4,6

MODALIDADES DE CONDUCCIÓN DEL PROCESO DE ENSEÑANZA -APRENDIZAJE El curso se realizará con 4.0 horas de exposición teórica a la semana, distribuidas en dos sesiones de 2.0 horas cada una. Se deberá revisar una operación unitaria por semana. Al inicio del curso, el profesor deberá hacer énfasis en las estrategias de selección de los procesos de separación y resaltar su impacto en la economía global de diferentes procesos biotecnológicos. Revisar las diferentes necesidades de separación en la industria farmacéutica, nutrición y salud, agricultura, etc. Se impartirá la parte teórica de cada uno de los procesos de separación contenidos en el temario, haciendo énfasis en los criterios de selección y diseño, así como a las posibles aplicaciones biotecnológicas. En cada operación unitaria se deberá:

• Repasar brevemente sus principios generales • Analizar sus principios generales y su funcionamiento • Identificar los principales elementos de diseño y hacer ejercicios de cálculo de equipo • Conocer sus aplicaciones biotecnológicas

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Una mejor comprensión de los puntos contenidos en el temario requiere de una participación activa por parte de los alumnos, por lo que se sugiere que la modalidad de conducción del proceso enseñanza-aprendizaje contemple la exposición, por parte de los alumnos, y bajo supervisión del profesor, de los subcapítulos destinados a la revisión de equipos. En cada sesión se presentarán y discutirán entre profesor y alumnos, ejemplos de bioseparaciones características de procesos biotecnológicas, que fortalezcan el desarrollo profesional de los alumnos. La resolución de los diversos problemas de tareas se realizará en el salón de clase y en casa. Los resultados obtenidos serán analizados y discutidos para promover el desarrollo de habilidades lógicas y críticas del fundamento y las características particulares de las operaciones unitarias propias de las bioseparaciones. Los ejemplos y problemas revisados en cada tema serán asociados a los proyectos o publicaciones realizadas por el profesor o por otros investigadores en el área de la biotecnología o de la industria. MODALIDADES DE EVALUACIÓN Global: Incluirá evaluaciones periódicas y, en su caso una evaluación terminal, considerando los siguientes elementos: El curso se evaluará mediante la aplicación de al menos dos evaluaciones escritas periódicas, problemas de tarea para resolver en casa y/o una evaluación terminal. Las evaluaciones escritas se distribuyen como sigue: • Primera evaluación escrita: cubre los temas de Ruptura Celular y Procesos de Separación Mecánica • Segunda evaluación escrita: cubre los temas Procesos de Separación que Involucran Cambio de Fase. La ponderación de la calificación de las evaluaciones periódicas y terminal y, en consecuencia, de la evaluación global será de un máximo de 80% de las evaluaciones escritas y de un mínimo de 20% de tareas, y en su caso, trabajos de investigación. El profesor podrá variar la ponderación dentro de los límites señalados. La calificación mínima aprobatoria de la evaluación global o de recuperación será de “S” (6/10); las calificaciones B y MB son a criterio del profesor y serán establecidas al inicio del curso. Recuperación: consiste en una evaluación escrita del contenido sintético de la UEA, y puede ser global o complementaria. A juicio del profesor, se podrá solicitar un trabajo escrito sobre algún tema del programa, mismo que deberá entregarse en la fecha señalada en el calendario de evaluaciones de recuperación. BIBLIOGRAFÍA NECESARIA

1. Belter P.A., Cussler E.L. y Hu W.S. 1988. Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. John Wiley Sons. New York.

2. Foust, A. S., Wenzel, L. A., Clump, C. W., Maus, L. , Andersen, L. B. 1987. Principios de operaciones Unitarias. CECSA, México.

3. Geankoplis, C.J. 1984. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias”, CECSA, México. 4. Schweitzer, P.A. 1988. Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers, 2nd Edition,

McGraw-Hill. 5. Scopes, R. K. 1987. Protein Purification: Principles and Practice. Springer-Verlag, New York. 6. Tejeda-Mansir, A., Montesinos-Cisneros, R.M. y Guzmán, R. 1995. Bioseparaciones. Editorial

UniSon. México.



BIBLIOGRAFÍA RECOMENDABLE 7. Aiba, S.; Humphrey, A.E. y Millis, N.F. 1973. Biochemical Engineering. 2da edición. Academic

Press, New York. 8. Atkinson B. y Mavituna F. 1983. Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook. Nature

Press, New York. 9. Blackhurst, J.R. y Harker, H.H. 1973. Process Plant Design, Elsevier, New York. 10. Badger W.L. y Banchero J.T. 2003. Introducción a la Ingeniería Química. Mc Graw Hill. 11. Chopey, N.P. and Hicks, T.G. 1984. Handbook of Chemical Engineering Calculations, McGraw-Hill,

New York. 12. Mc Cabe W.L.y Smith J.C. 1976. Unit Operations of Chemical Engineering. Mc Graw Hill. 13. Perry R.H. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. Mc Graw Hill. New York. 14. Quintero, R. 1987. Ingeniería Bioquímica. Alhambra, México. 15. Treybal, R.E. 1968. Mass Transfer Operations. Mc. Graw-Hill. New York. 16. Wang D.I., Cooney Ch.L., Demain A.L., Dunnill P., Humphrey A.E. y Lilly M.D. 1984.

Fermentation and Enzyme Technology. John Wiley, New York.

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