Quimica

BIOTECNOLOGIA
TEMA 1 INGENIERÍA QUÍMICA: LOS PROCESOS QUÍMICOS Y LAS OPERACIONES UNITARIAS

Dr. Jordi Bonet i Ruiz

Departament d’Enginyeria Química Universitat de Barcelona

Contenidos Tema 1
La ingeniería química en la biotecnología y el escalado del laboratorio a nivel industrial Definición de proceso, esquema, clasificación y representación Aspectos que hacen “especiales” losprocesos biológicos, sus ventajas y aspectos a tener en consideración Variables de proceso Definición de operación unitaria, enumeración de algunas de ellas, su clasificación y ejemplos de equipos industriales

¿Qué es la BIOTECNOLOGIA?

Introducción

“La applicacion de principios ingenieriles* y cientificos para el procesado de materias mediante agentes biológicos con el fin de producir bienes yservicios”
* La ingeniería química es la disciplina que se dedica al estudio de los fundamentos y de los procedimientos en los que se basan las operaciones y los procesos donde la materia se transforma mediante cambios físicoquímicos para conseguir un objetivo práctico, como la obtención de un producto determinado, cumpliendo la legislación vigente y teniendo en cuenta la repercusión que puedaderivarse de la práctica industrial. Todo ello suele estar sujeto a las exigencias de mercado y debe cumplir unas expectativas económicas”

Introducción

Papel de la biotecnología en los cambios actuales Sociedad basada en el petróleo

Sociedad basada en biosfera

Los avances en bioquímica para escalarlos y aplicarlos a la producción industrial requieren del conocimiento ingenieril de losprocesos y de las operaciones unitarias

DIFERENCIAS ENTRE UNA REACCIÓN EN EL LABORATORIO Y EN EL PROCESO INDUSTRIAL
• • Proceso en discontinuo (sin recirculaciones) Producto puro, sin considerar rendimientos Costes de materias primas poco relevante Muchos disolventes y con soluciones diluidas Condiciones próximas a las atmosféricas No se considera la toxicidad o corrosividad de los productos:fácilmente evitable sus problemas No se consideran los servicios (agua, electricidad,..) Métodos de separación que sean necesarios, sin importar su coste La gestión de residuos no afecta al proceso • • • • • • Proceso en continuo, con recirculaciones y purgas Interesa el rendimiento y no tanto la pureza El coste de las materias primas es primordial para la viabilidad del proceso Se intentaminimizar el uso de disolventes y es preferible en sistemas concentrados Si es necesario se trabaja a altas T y P La toxicidad y corrosividad son factores que encarecen el proceso, por lo tanto mejor evitarlo Los servicios son factores importantes, que encarecen el proceso Los métodos de separación se escogen teniendo en cuenta factores económicos y medioambientales La gestión de subproductos y residuoses un factor en la viabilidad del proceso

•

•

• •

•

• •

•

•

•

Introducción

Áreas y tecnologías que constituyen la biotecnología
requiere colaboraciones interdisciplinares
Bioquímica Ingeniería proteínas
BIOTECNOLOGIA

Microbiología

Genética Ingeniería genética

Botánica Zoología

Ingeniería Química

Medicina

Balances de materia y energiaPrincipios de separación y selectividad Modelización

Transfer encia de calor y de masa Procesos

Termodinámica y equilibrio Técnicas de medida

Ingeniería de microestructuras

Diseño del producto

Introducción

Productos generados por biotecnologia
Compuestos químicos Medecinas
BIOTECNOLOGIA

Procesado de alimentos Agricultura

Cosmeticos

Medioambiente

…

Biocarburantes

H2,CH4, O2, CO2, Etanol, butanol, acetona, propandiol, biodiesel Ácidos orgánicos, aminoácidos, aromas, compuestos farmacéuticos (e.g. antibióticos), biopolímeros, proteínas (enzimas y terapéuticas), productos para terapia genética, vacunas, tratamiento aguas residuales, células humanas (trasplantes de tejidos), productos hibridos (e.g. biosensores),…

El proceso

Definición de proceso químico...