Práctica de Bioingeniería y Biotecnología Industrial

Flashcards de vocabulario técnico sobre Biotecnología Industrial, fases de bioprocesos, tipos de biorreactores y cinéticas de transferencia de oxígeno.

Biotecnología Industrial

Disciplina orientada a optimizar procesos industriales, obtener productos biodegradables, disminuir el consumo de energía y generar menos desechos.

Bioetanol 2G (Segunda Generación)

Etanol producido a partir de biomasa lignocelulósica (bagazo, paja, residuos forestales) que impulsa la economía circular y no compite con el mercado alimentario.

Minería Genómica

Búsqueda de bacterias extremofilas mediante el análisis de secuencias genéticas extraídas digitalmente y sintetizadas en laboratorios sin necesidad de aislar físicamente al organismo.

Fermentación de Precisión

Uso de biorreactores automatizados por Inteligencia Artificial para producir ingredientes específicos, como la caseína bioidéntica.

Fase I (Preparación del Microorganismo)

Etapa inicial que involucra la manipulación genética del microorganismo base y el trabajo a escala laboratorio con técnicas de biología molecular.

Fase II (Escala Matraz)

Etapa de obtención del bioproducto donde se formula el medio de cultivo y se definen parámetros cuantitativos en volúmenes de $50$ a $250\,mL$.

Fase III (Escalado del Bioproceso)

Paso del proceso a biorreactores escala laboratorio y piloto ($1$ a $50\,L$) buscando establecer un ambiente operativo controlado.

Fase IV (Obtención Industrial)

Etapa final que incluye el diseño del bioproceso a gran escala, la separación y purificación del producto, y su posterior comercialización.

Upstream Processing (Corriente Arriba)

Conjunto de etapas que incluyen el tratamiento del material crudo, el diseño y esterilización del medio de cultivo y el crecimiento del inóculo.

Downstream Processing (Corriente Abajo)

Etapas de un bioproceso dedicadas a la recuperación, purificación y concentración del producto final.

Ruptura Celular Mecánica

Métodos para liberar productos intracelulares mediante el uso de ultrasonidos, molinos de bolas o el homogeneizador (presiones de $40$ a $100\,MPa$).

Sideróforos

Moléculas orgánicas producidas por microorganismos que unen hierro férrico ($Fe^{3+}$) con alta afinidad para facilitar su transporte al interior celular.

Medio de Cultivo Complejo

Medio rico en nutrientes con composición exacta desconocida que contiene extractos vegetales o animales digeridos enzimáticamente.

Medio de Cultivo Definido

Medio compuesto por ingredientes puros en concentraciones conocidas, obligatorio para el crecimiento de quimiautótrofos y fotoautótrofos.

Esterilización de Sustratos (Calidad del Vapor)

Proceso que requiere vapor saturado húmedo a $121^{o}C$; el vapor sobrecalentado no es conveniente porque dificulta la entrega de calor latente.

Geobacillus stearothermophilus

Bacteria aerobia termófila cuyas esporas soportan $121^{o}C$ durante $12\,min$, actuando como microorganismo prototipo para el diseño de esterilización industrial.

Biorreactor STR (Tanque Agitado)

Equipo convencional escalable que utiliza agitación mecánica y sistemas de aireación (aspersores) para facilitar la transferencia de oxígeno.

Biorreactor Airlift

Biorreactor que utiliza la dispersión gas-líquido para la circulación del fluido sin partes móviles, distribuyendo fuerzas de cizalla de forma suavizada.

Biorreactor de Lecho Empacado

Sistema que utiliza enzimas inmovilizadas o biomasa lignocelulósica fija, destacando por su simplicidad de operación y altos rendimientos.

Biorreactor de Membrana

Equipo diseñado para operar in situ integrando la generación de biomasa y la separación en un solo paso, comúnmente con configuración de fibra hueca.

kLa (Coeficiente Volumétrico)

Parámetro que mide la velocidad de transferencia de oxígeno de la fase gaseosa a la líquida en un biorreactor.

OUR (Oxygen Uptake Rate)

Tasa de consumo de oxígeno por parte de la célula para su crecimiento, mantenimiento y producción de metabolitos.

Método Dinámico

Estándar industrial para cuantificar el $k_L a$ mediante la desorción (aire OFF) y re-oxigenación (aire ON) del medio sin alterar sus propiedades físicas.

SFAE (Sistema de Fermentación con Aireación Externa)

Innovación que desacopla la agitación de la aireación usando un micro-burbujeador de acero sinterizado externo para maximizar la transferencia de masa sin dañar células frágiles.

Correlación de Cooper

Modelo matemático que estima el $k_L a$ basándose en la energía mecánica ($P_g/V$) y el flujo aerodinámico ($V_s$).