ADAPTACION DE LA ASIGNATURA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL AL EEES

D. Marquina, A. Santos, A.L. Villar, S. Carballo y B. TorralbaDpto. Microbiología III. Fac. Biología

Universidad Complutense de Madrid, José António Novais nº 2 28040 Madrid

El proceso de Convergencia Europea requiere cambios profundos en la metodología de la enseñanza.

Las funciones del profesorado deben cambiar para estimular el aprendizaje.

Los alumnos deben adquirir:

• Conocimientos• Competencias• Destrezas• Mayor participación en las actividades docentes

MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

ALUMNOS DE CUARTO Y QUINTO CURSO

ESPECIALIDADES QUE LA CURSAN:• BIOTECNOLOGIA

• BIOLOGÍA SANITARIA

• GENETICA

• BIOLOGÍA AMBIENTAL

FORMACIONMULTIDISCIPLINAR

OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERALES:

EL ALUMNO DEBE ADQUIRIR CONOCIMIENTOS TEÓRICOS Y APLICADOSEN EL AREA DE LA BIOPRODUCCIÓN DE SUSTANCIAS POR ACCIÓNDE AGENTES MICROBIANOS.

DEBE TENER UNA VISIÓN GLOBAL DEL CONTROL Y GESTIÓN DE LOS MISMOS.

AL FINAL DE LA ASIGNATURA EL ALUMNO DEBE SER CAPAZ DE:

- DISEÑAR- DESARROLLAR- CONTROLAR- SOLUCIONAR PROBLEMAS- GESTIONAR

PROCESOS DE

PRODUCCION

MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

• TEORIA (4,5 créditos)• CONOCIMIENTOS TEORICOS

• TEST (6 puntos)• SUPUESTO PRACTICO (4 puntos)

• PBL (30% calificación)

40% calificación Distribuidos en dos pruebas:

- Noviembre- Febrero• PRACTICAS: (3,0 créditos)

• SEMINARIOS (1,5 créditos) 15% calificación• PRACTICAS DE LABORATORIO (1,5 créditos) 15% calificación

TEORIA (4,5 créditos)

LOS ALUMNOS DISPONEN DE LOS CONTENIDOS DESDE EL

PRIMER DÍA DEL CURSO (CD, FOTOCOPIAS ETC…).

LAS CLASES MAGISTRALES SE DIVIDEN EN CINCO BLOQUES:

I.- INTRODUCCIÓN: CONCEPTO DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

II.- EL MATERIAL BIOLÓGICO: LOS MICROORGANISMOS

III.- METABOLISMO MICROBIANO

IV.- CRECIMIENTO MICROBIANO

V.- TECNOLOGÍA DE LAS FERMENTACIONES

ITEMS FUNDAMENTALES DE CADA BLOQUE

I. ¿QUE ES LA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL?

II.- ¿QUE TIPO DE MICROORGANISMOS SE PUEDEN UTILIZAR EN PROCESOS INDUSTRIALES?.

III.- ¿QUE METABOLISMO TIENEN Y QUE PUEDEN PRODUCIR?

IV.- ¿COMO CRECEN LOS MICROORGANISMOS?

V.- ¿QUE TECNOLOGÍA TENGO QUE APLICAR PARA PRODUCIR LASSUSTANCIAS DE INTERÉS?

De que se encarga esta disciplina

Bacterias, levaduras, hongos, conservación, medios de cultivo etc.

Metabolismo primario y secundario

Modelización del crecimiento (exponencial, raíz cúbica etc…)

Diseño del sistema de fermentación, puntos críticos etc…

EL PROCESO DE APRENDIZAJE SECUENCIAL PERMITE AL FINALDEL CUATRIMESTRE DESARROLLAR LAS APTITUDES PARA SER CAPACES DE DISEÑAR UN PROCESO DE PRODUCCIÓNMICROBIANA.

¿SUSTANCIA A PRODUCIR?

SELECCIÓN DELMICROORGANISMO DISEÑO DEL MEDIO DE CULTIVO

CONDICIONES DE PRODUCCIONESCALADO

EXTRACCION ANALISIS DE RIESGOS YCONTROL DE PUNTOS CRÍTICOS

DEL PROCESO

PBL PROBLEM BASED LEARNING

APLICACIÓN DEL MÉTODO PBL AL APRENDIZAJE DE LA MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

Enfoque educativo orientadoal aprendizaje

Los estudiantes abordan :

•Problemas reales o hipotéticos•En grupos pequeños •Bajo la supervisión de un tutor

•Asunción de responsabilidad sobre su propio aprendizaje

•Estimulación de iniciativas sobre estrategias y toma de decisiones por el propio estudiante

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

ADQUISICIÓN DE

CONOCIMIENTOS

COMPETENCIAS

MODIFICACIÓN DEACTITUDES

PROBLEMAS PLANTEADOS

• MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL:• 8 Problemas

FORMULACIÓN PROBLEMASFORMULACIÓN PROBLEMAS

MICROBIOLOGÍA INDUSTRIALMICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

OBJETIVOS DE APRENDIDAJEOBJETIVOS DE APRENDIDAJE

1.- Producción industrial de antibióticos

2.- Producción industrial de vinagre

3.- Fuentes de contaminación

en la fabricación del yogur

4.- Sistemas de esterilización

a escala industrial

PROBLEMAS M. INDUSTRIAL

ESTERILIZACIÓN PRODUCCIÓN DE VINAGRE

PRODUCCIÓN DE YOGURPRODUCCIÓN DE ANTIBIÓTICO

FORMULACIÓN PROBLEMASFORMULACIÓN PROBLEMASMICROBIOLOGÍA INDUSTRIALMICROBIOLOGÍA INDUSTRIALOBJETIVOS DE APRENDIDAJEOBJETIVOS DE APRENDIDAJE

5.- Metagenómica: Producción de enzimas de interésindustrial

6.- Alteraciones microbiológicas en la producciónde vino

7.- Aplicación de conservantes naturales microbianos en agrobiología

8.- Alteraciones en la producción de ácido cítrico

METAGENOMICA:PRODUCCION DE ENZIMAS

ALTERACIONESMICROBIANAS DELVINO

CONSERVANTESNATURALES ENAGROBIOLOGÍA

ALTERACIONES EN LA PRODUCCION DE ACIDO CITRICO

DESCRIPCION DEL METODO PBL

PRIMERA REUNIÓNCONOCIMIENTOS PREVIOSCONOCIMIENTOS PREVIOS

DEFINICIÓN DE OBJETIVOS DEFINICIÓN DE OBJETIVOS ••CONOCIMIENTOSCONOCIMIENTOS••COMPETENCIASCOMPETENCIAS

••Presentación del Presentación del ProblemaProblema

••TestTest de conocimientos de conocimientos previosprevios

••Formación de gruposFormación de grupos

DESCRIPCION DEL METODO PBL

• TUTORÍAS• REUNIONES CON LOS DIVERSOS GRUPOS DE TRABAJO

QUE PARTICIPAN EN UN MISMO PROBLEMA

• INTERCAMBIO DE HIPÓTESIS, E INFORMACIÓN

• ARGUMENTACIÓN PARA LA DEFENSA DE HIPÓTESIS O CRÍTICA DE LAS MISMAS

REUNIÓN FINALREUNIÓN FINAL••Presentación y defensa de hipótesis Presentación y defensa de hipótesis por cada grupopor cada grupo

••Planteamiento de solucionesPlanteamiento de soluciones

••Entrega de informesEntrega de informes

••Evaluación de conocimientos Evaluación de conocimientos adquiridos por los alumnos al adquiridos por los alumnos al

final del procesofinal del proceso

Funciones del profesor

Establecer los objetivos de aprendizaje

Definir los contenidos del programa

Suministrar materiales de trabajo

Planificar secuencia de actividades

Enseñar destrezas

Diseñar herramientas de evaluación

Evaluar el proceso de aprendizaje

Trabajo en GrupoPlanificación del trabajo a realizarBúsqueda y selección deinformaciónActualización de conocimientosElaboración de hipótesis Capacidad de argumentaciónrazonadaPresentación correcta de un informe

COMPETENCIAS

CONOCIMIENTOS• Sobre

microorganismos relacionados con el problema

• Sobre el proceso industrial

• Sobre procesos deControl de fabricación

Formación interdisciplinar• Activación de

conocimientos previos

• Relacionar conocimientos adquiridos en otras disciplinas

• Desarrollo de nuevas estrategias cognitivas

RESULTADOS DE ACTITUDES

Mayor motivación por el aprendizajeAprendizaje activoMas colaboración entre alumnosRelación con el profesor mas directa y en un ambiente mas distendido

PRACTICAS: (3,0 créditos)

SEMINARIOS (1,5 créditos)15% calificación

PRACTICAS DE LABORATORIO (1,5 créditos)15% calificación

SEMINARIOS DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

(1,5 créditos)OBJETIVO:• Proporcionar formación en gestión, organización de la producción,

gestión de la calidad, etc., para que nuestros alumnos puedan desarrollar sus capacidades en un futuro entorno profesional que, al menos, les resulte familiar

CONTENIDO DEL SEMINARIO:– control de los procesos, – control de producto (desde materia prima a producto final), – gestión de productos no conformes, – cálculo de la capacidad de los procesos (Cpk), – calibración de equipos de medida,– limpieza y desinfección industrial,– almacenamiento y transporte de productos.– cinco eses

PROGRAMA DE ORDEN Y LIMPIEZA LAS 5 S :

• SEIRI• SEITON• SEISO• SEIKETSU• SHITSUKE

Microbiología Industrial. Facultad de CC. Biológicas. U.C.M.

Curso 2003 - 2004

TÉCNICAS DE MEJORADE PROCESOS INDUSTRIALES

Seminario BPF Microbiología IndustrialProf. Serafín Carballo

Curso 2004 - 2005

Licenciatura en Bioquímica

SEMINARIOS DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL

METODOLOGIA:

• Un aspecto muy importante que introducimos en nuestro seminario es el sentido económico de las decisiones industriales. Manteniendo como primer objetivo irrenunciable la calidad y la seguridad de los productos, después es imprescindible conseguir la mayor rentabilidad de la producción.Por eso abordamos en diferentes apartados todo lo relacionado con la productividad y la economía de la producción.

• Por eso la evaluación y control del seminario se realiza sobre supuestos prácticos, tan abiertos como lo es la realidad de la industria, en los que los alumnos deben de analizar informaciónindustrial y en base a ella, tomar decisiones. No hay por tanto,buenas y malas respuestas, lo que evaluamos es la coherencia de la decisión, los riesgos asumidos y la innovación en la solución de problemas.

• Este control es un ejercicio que los alumnos desarrollan en equipo (máximo cinco alumnos por equipo), trabajando durante una semana y con la cantidad de papel a entregar limitada (en laindustria se necesitan decisiones bien tomadas, no desarrollos teóricos)

Técnicas de Mejora de Procesos• Pag.: 8 / 25 MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL. SEMINARIO B.P.F. Curso 2004-2005

C.E.P. : GRAFICO DE MEDIAS Y RANGOS

0

2

4

6

8

10

12

14

Media 12,667 11,333 12,433 10,833 11,933 11,933 11,667 13,167 13,233 12,533 12,333 12,333

Rango 1 3 0,8 0,5 0,8 1,5 3 3 0,7 2,4 0,7 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

LSx = Xm +( A2 * R) LIx = Xm- (A2 * R)n A22 1,883 1,0234 0,7295 0,5776 0,4837 0,4198 0,3739 0,33710 0,308

Xm: Media de medias

= suma medias/ nº de muestras total

R : Rango medio

= suma rangos/ nº de muestras total

Esquema de la producción de ácido láctico a partir de melazas deremolacha azucarera

Producción de azúcar Melazas

pobres

(Subproducto)

SILOS

MELAZA

FERMENTADOR

PREINOCULO (bacterias

homolácticas)

DILUCCION con agua tratada

DEPOSITO

INTERMEDIOCENTRIFUGAS

SO4H2

Ácido láctico

Nitrógeno

Ortofosfato

ClNa

SOBRENADANTE

Bacterias

1. Temperatura: 31ºC ± 2ºc

2. pH 7,55 – 7,95

3. Tensión oxígeno: baja

4. Agitación: NO

5. Tiempo: 160 – 175 horas

1. TEMPERATURA: máximo de 50ºC

2. 3500 RPM

3. SÓLIDOS en SUSPENSION: < 200 mg/litro

ESTERILIZACION DE LA MEZCLA

Presión: 1,15 Kg/cm2

Temperatura: 96ºC (± 1,5)

Tiempo: 19-22 minutos

SO4Ca

EXAMEN

1.Defina plan de control del proceso de la etapa FERMENTACIÓN

2.Defina el plan de limpieza, higiene y desinfección de los SILOS de MELAZA

3.El TERMÓMETRO DEL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN ha sido calibrado, responda de forma razonada:

a. Nos dice el Jefe de Producción: “Como está calibrado, el termómetro se puede usar sin ningún problema” ¿Correcto o incorrecto?

b. El certificado de calibración muestra que la incertidumbre del equipo es de I: ± 3,2 º C ¿Podemos seguir usando este termómetro?

c.¿Es necesario calibrar el manómetro del esterilizador, si hemos calibrado el termómetro?

PRACTICAS DE LABORATORIO (1,5 créditos)

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A DESARROLLAR(Profesor)

DESARROLLO METODOLÓGICO(Alumnos)

OBTENCIÓN DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN

ELABORACIÓN DE UN INFORME TÉCNICO DELPROCESO (EVALUACION)

Ayuda complementaria en: www. M. Industrial

Videos del proceso en: www. M. Industrial

Conocimientos teóricos adquiridos

DURACIÓN:

5 DIAS x 3 HORAS/DIA

CONTENIDOS:

1.- CINETICA DE LAVADO DE UN FERMENTADOR

2.- INMOVILIZACIÓN DE LEVADURAS EN ALGINATO PRODUCCIÓN Y VALORACIÓN DE ETANOL.

3.- OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDOLÁCTICO

4.- PRODUCCIÓN Y VALORACIÓN DE PENICILINA

Curso de técnicas básicas para el aprendizaje mediante simulación de Microbiología Industrial

AUTOR: Domingo Marquina Díaz y otros

COLECCIÓN: INNOVACION EDUCATIVA

MATERIA: BIOLOGÍA

FORMATO: CD

AÑO: 2003

ISBN: 84-7491-713-1

Ref. 0250.013

VISUALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS

OBJETIVOS ALCANZADOS

MODIFICACION DE LAS APTITUDES

MAYOR INTERÉS POR LA ASIGNATURA

MAYOR NIVEL DE PARTICIPACIÓN

AUMENTO DE LAS ACTIVIDADES PRESENCIALES

MAYOR RENDIMIENTO ACADÉMICO

MAYOR SEGURIDAD EN LA TOMA DE DECISIONES

CAPACITACION PROFESIONAL