Biosystem & Bioprocesses Engineering
From mathematical modeling and computer-aided simulation to design, control and optimization of bioprocesses and biological systems.
The world around us can be explained to a great extent by understanding the systems that compose it and the processes that connect them.
The IIM-CSIC's Biosystem & Bioprocess Engineering group seeks to develop new methods and tools (mainly software) for process systems engineering, which enable the simulation, optimization and control of bioprocesses, such as those involved in food processing and preservation and in industrial biotechnology.
The group applies process systems engineering methods to improve the efficiency of key industrial processes, reducing their environmental impact and improving the quality and safety of their products.
Its focus is model identification, optimization, monitoring and robust control of non-linear dynamic systems, including distributed parameter systems (convection-diffusion-reaction). The group considers a broad spectrum of applications, namely fisheries management, food processing, quality and safety—including antimicrobial resistance—and industrial biotechnology.
- LIFE REFISH -
Flexible biorefinery to valorise discards and by-products of the European fish and seafood production (REFISH)
Principal investigator:VázquezÁlvarezXosé AntónFunding body:LIFE Environment (Nature & Circular Economy)Funding:357637€Go to project pageFromto - PESCANDO 4.0 -
Plataforma Blockchain e IoT para garantizar la trazabilidad, seguridad, calidad y sostenibilidad en la cadena de valor de los productos pesqueros
Principal investigator:VilasFernándezCarlosFunding body:Proyecto financiado por el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia y los Fondos europeos Next Generation EU en el marco del RD 685/2021Funding:145812€Go to project pageFromto - DTWINE2021 -
Digital Twins to optimize energy efficiency and product quality in WINEries
Principal investigator:BalsaCantoEvaFunding body:Proyecto PLEC2021-007827 financiado por MCIN/ AEI /10.13039/501100011033 y por la Unión Europea NextGenerationEU/PRTRFunding:248164€Go to project pageFromto - RECEUMAP2021_TIPES -
Nuevas tecnologías de observación electrónica inteligentes para una gestión pesquera más sostenible
Principal investigator:TaboadaAnteloLuisFunding body:Convenio MAP2021-03-001 gestionado por el MAPA y financiado por el Mecanismo de Recuperación y Resiliencia de la Unión europeaFunding:242666€Go to project pageFromto - ChemBAC -
ChemBAC: Multiscale mechanistic dynamic modelling of the CHEmical and biochemical effect on the growth and death of BACteria
Principal investigator:RodríguezGarcíaMíriamFunding body:CSICFunding:143319,89€Go to project pageFromto
- Pedreira, A.; Vázquez, J.A.; García, M.R. (2022) Kinetics of Bacterial Adaptation, Growth, and Death at Didecyldimethylammonium Chloride sub-MIC Concentrations Frontiers in Microbiology DOI:10.3389/fmicb.2022.758237
- Ovalle, J.C.; Vilas, C.; Antelo, L.T. (2022) On the use of deep learning for fish species recognition and quantification on board fishing vessels Marine Policy DOI:10.1016/j.marpol.2022.105015
- González, P.; Osorio, R.R.; Pardo, X.C.; Banga, J.R.; Doallo, R. (2022) An efficient ant colony optimization framework for HPC environments Applied Soft Computing Journal DOI:10.1016/j.asoc.2021.108058
- Otero-Muras I; Banga JR (2021) Synthetic Gene Circuit Analysis and Optimization " Computational Methods in Synthetic Biology" Humana Press / Springer ISBN:978-1-0716-0822-7
- Otero-Muras I; Banga JR (2021) Automated Biocircuit Design with SYNBADm " Synthetic Gene Circuits" Springer ISBN:978-1-0716-1031-2
- TFM - Artai Rodríguez Moimenta (19/07/2020) Desarrollo de un modelo de corte mecanístico que permita describir un proceso de fermentación mixta Universidad de Vigo (UVigo)
- TFG - Laura Honrubia Baamonde (11/07/2019) Optimization of Benzalkonium Chloride treatment in the disinfection of L. Monocytogenes in the Food Industry UNIVERSIDAD DE LLEIDA
- TFM - Pablo de la Torre Fernández (20/09/2018) Modelado del proceso de fermenatición vínica: co-cultivo de especies no convencionales Universidade da Coruña
- PhD - Alejandro López Núñez (18/07/2018) CONTRIBUTIONS TO MATHEMATICAL MODELLING AND NUMERICAL SIMULATION OF BIOFILMS UdC
- TFM - Alvaro Pais Estalote (12/12/2017) Modelo y simulación del proceso de descongelación de alimentos en microondas UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
- WASHTOP -
Water Associated Safety Hazards in the Treatment of Produce
Principal investigator:RodríguezGarcíaMíriamFunding body:European Food Safety Authority (EFSA)Funding:80000€Go to project pageFromto
- Capabilities | Assessment of nutritional value in seafood and design of personalized nutrition treatments and products
Design and development of seafood products for target consumers (elderly, young, diabetic, allergic to seafood, etc.) that guarantee specific nutritional requirements, safety and sustainability. Development of techniques (i.e. metabolomics, proteomics, genomics, lipidomics, etc.), using animal models and cell cultures, to characterize the response of a patient/consumer to diet and to design personalized nutrition treatments and products (i.e. nutraceutics, hypoallergenic fish products, immunostimulants, functional foods, etc).
- Capabilities | Development of new food products from fisheries and aquaculture by-products
Development of processes for the transformation of discards and seafood by-products into new raw materials (fish mince, fish oil, etc.) with added value for the generation of innovative processed food products (hamburgers, nuggets, etc.), ensuring traceability, nutritional value and safety in new value chains.
- Capacidades | Caracterización de propiedades fotosintéticas e subprodutos do fitoplancto
Caracterización das propiedades fotosintéticas e dos subprodutos de diversas especies de fitoplancto en condicións de laboratorio, de cultivo industrial e naturais.
- Capacidades | Desenvolvemento de sensores intelixentes para optimizar o procesamento e a conservación dos alimentos
Desenvolvemento de métodos e tecnoloxías non invasoras (como a tecnoloxía de toma de imaxe hiperespectral) para inspeccionar a calidade dos produtos alimentarios.
- Capacidades | Evaluación del valor nutricional de los productos del mar y diseño de tratamientos y productos para nutrición personalizada
Diseño y desarrollo de productos del mar para personas consumidoras objetivo (tercera edad, jóvenes, pacientes con diabetes o alergias al marisco, etc.) que cumplan unos requisitos específicos tanto nutricionales como de seguridad y sostenibilidad. Desarrollo de técnicas (metabolómicas, proteómicas, genómicas, lipidómicas, etc.) mediante el uso de modelos animales y cultivos celulares para caracterizar la respuesta a una dieta de pacientes o personas consumidoras y diseñar tratamientos y productos para una nutrición personalizada (p. ej., nutracéuticos, productos del mar hipoalergénicos, inmunoestimulantes, alimentos funcionales, etc.).
- Prototype | Morbidostat: Unraveling Antimicrobial Resistance
Morbidostat is a computer-controlled continuous culture device that automatically adjusts drug concentration to maintain constant growth inhibition in microbial cultures. As bacteria acquire mutations that give them resistance against drugs, they are able to tolerate higher drug concentrations and grow faster, thus removing selective pressure, the driving force of evolution. To compensate for this, morbidostat increases drug concentration sufficiently to keep bacteria at their original growth rate, therefore maintaining selective pressure over time. This system allows for data acquisition to model microbial evolution under antimicrobial stress, optimize biocide dosage strategies and develop highly antimicrobial-resistant strains used to test the performance of new biocides, among other applications.
- Prototipo | Morbidostat: desentrañando la resistencia a agentes antimicrobianos
Morbidostat es un dispositivo de cultivo continuo controlado por ordenador que ajusta automáticamente la concentración de fármacos para mantener constante la inhibición del crecimiento en cultivos microbianos. A medida que las bacterias adquieren mutaciones que les confieren resistencia a los fármacos, son capaces de tolerar mayores concentraciones de dichos fármacos y de crecer más rápidamente, eliminando así la presión selectiva, que es la fuerza impulsora de la evolución. Para compensar este mecanismo, Morbidostat aumenta la concentración del fármaco lo suficiente para mantener la tasa de crecimiento original de las bacterias, manteniendo así la presión selectiva a lo largo del tiempo. El sistema permite adquirir datos para modelar la evolución microbiana bajo estrés por agentes antimicrobianos, optimizar las estrategias de dosificación de biocidas y desarrollar cepas de alta resistencia a agentes antimicrobianos utilizadas para analizar la eficacia de nuevos biocidas, entre otras aplicaciones.
- Prototipo | Morbidostat: desentrañando a resistencia a axentes antimicrobianos
Morbidostat é un dispositivo de cultivo continuo controlado por ordenador que axusta automaticamente a concentración de fármacos para manter constante a inhibición do crecemento en cultivos microbianos. A medida que as bacterias adquiren mutacións que lles confiren resistencia aos fármacos, son capaces de tolerar meirandes concentracións dos devanditos fármacos e de medrar máis rapidamente, eliminando así a presión selectiva, que é a forza impulsora da evolución. Para compensar este mecanismo, Morbidostat aumenta a concentración do fármaco o suficiente para manter a taxa de crecemento orixinal das bacterias, mantendo así a presión selectiva ao longo do tempo. O sistema permite adquirir datos para modelar a evolución microbiana baixo estrés por axentes antimicrobianos, optimizar as estratexias de dosificación de biocidas e desenvolver cepas de alta resistencia a axentes antimicrobianos utilizadas para analizar a eficacia de novos biocidas, entre outras aplicacións.
- Software | ACOmi: optimización por colonia de formigas de problemas de programación non lineais enteiro-mixtos (MINLP)
O método descríbese en Schlater, M., J. A. Egea y J. R. Banga (2009). Extended ant colony optimization for non-convex mixed integer nonlinear programming. Computers & Operations Research 36(7): 2217-2229.
O software está dispoñible baixo petición (escríbenos se che interesa).
- Software | BioPreDyn-bench: a suite of benchmark problems for dynamic modeling in systems biology
BioPreDyn-Bench is a suite of benchmark problems for dynamic modeling in systems biology. Currently, it contains six challenging parameter estimation problems, which aspire to serve as reference test cases in this area. This set includes medium- and large-scale kinetic models of E.coli, S. cerevisiae, D. melanogaster, Chinese Hamster Ovary (CHO) cells and a generic signaling network. The level of description includes metabolism, transcription, signal transduction and development.
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