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.
- DATAMARE -
<p>Programa Ciencias Mariñas: Plataforma integrada de datos mariños</p>
Principal investigator:VeloLanchasAntónFunding body:El Programa de Ciencias Mariñas de Galicia es 1 de los 5 programas de Ciencias Marinas de los Planes Complementarios de I+D+I con las CCAA del Plan de Recuperación Transformación y Resilencia (NextGenerationEU).Funding for IIM-CSIC:112585€Go to project pageFromto - PreCalA -
<p>Programa Ciencias Mariñas: Ferramentas para a predición da calidade en productos da acuicultura</p>
Principal investigator:VilasFernándezCarlosFunding body:El Programa de Ciencias Mariñas de Galicia es 1 de los 5 programas de Ciencias Marinas de los Planes Complementarios de I+D+I del Plan de Recuperación Transformación y Resilencia. Financiado por FEMP/FEMPA.Funding for IIM-CSIC:100281€Go to project pageFromto - DigitAlg -
<p>Programa Ciencias Mariñas: Xemelgo dixital do cultivo de algas na acuicultura multitrófica integrada</p>
Principal investigator:BalsaCantoEvaFunding body:El Programa de Ciencias Mariñas de Galicia es 1 de los 5 programas de Ciencias Marinas de los Planes Complementarios de I+D+I del Plan de Recuperación Transformación y Resilencia. Financiado por FEMP/FEMPA.Funding for IIM-CSIC:122667€Go to project pageFromto - ATOPES -
<p>Programa Ciencias Mariñas: Aplicación de Tecnoloxías Innovadoras para a Obtención de Datos Pesqueiros</p>
Principal investigator:TaboadaAnteloLuisFunding body:El Programa de Ciencias Mariñas de Galicia es 1 de los 5 programas de Ciencias Marinas de los Planes Complementarios de I+D+I con las CCAA del Plan de Recuperación Transformación y Resilencia (NextGenerationEU).Funding for IIM-CSIC:137391€Go to project pageFromto - aCIDit -
<p>a-CIDiT - Modelos basados en datos y actualización de modelos para gemelos digitales</p>
Principal investigator:TaboadaAnteloLuisVilasFernándezCarlosFunding body:Ayuda PID2021-123654OB-C32 financiada por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea NextGenerationEU/PRTRFunding for IIM-CSIC:94200€Go to project pageFromto
- 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
- 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
- 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 - Andrea Arribas Jimeno (26/09/2022) Aplicabilidad de la tecnología de imágenes hiperespectrales (HSI) como método no invasivo para la evaluación de la calidad del pescado UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
- 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
- WASHTOP -
<p>Water Associated Safety Hazards in the Treatment of Produce</p>
Principal investigator:RodríguezGarcíaMíriamFunding body:European Food Safety Authority (EFSA)Funding for IIM-CSIC:80000€Go to project pageFromto
- 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.).
- Capacidades | Desarrollo de nuevos productos alimentarios a partir de subproductos de la pesca y de la acuicultura
Desarrollo de procesos para la transformación de descartes y subproductos del mar en nuevas materias primas (pasta de pescado, aceite de pescado, etc.) con valor añadido para la generación de innovadores productos alimentarios procesados (hamburguesas, nuggets, etc.), garantizando su trazabilidad, su valor nutricional y su seguridad a lo largo de nuevas cadenas de valor.
- Capabilities | Development of integrated plant-wide control and optimization for food industry
Multi-scale modeling for flexible decision-making and optimization of complex processes (i.e., sterilization) based on safety and quality control of food products using non-invasive techniques (software sensors, etc).
- Capacidades | Avaliación do valor nutricional dos produtos do mar e deseño de tratamentos e produtos para nutrición personalizada
Deseño e desenvolvemento de produtos do mar para persoas consumidoras obxectivo (terceira idade, mocidade, pacientes con diabetes ou alerxias ao marisco, etc.) que cumpran uns requisitos específicos tanto nutricionais como de seguridade e sostibilidade. Desenvolvemento de técnicas (metabolómicas, proteómicas, xenómicas, lipidómicas, etc.) mediante o uso de modelos animais e cultivos celulares para caracterizar a resposta a unha dieta de pacientes ou persoas consumidoras e deseñar tratamentos e produtos para unha nutrición personalizada (p. ex., nutracéuticos, produtos do mar hipoalerxénicos, inmunoestimulantes, alimentos funcionais, 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.
- Software | GenSSI: toolbox for structural identifiability analysis of biological models
GenSSI is a toolbox that requires MATLAB and Symbolic Math Toolbox. It offers a technique for studying structural identifiability using iterative Lie derivatives and identifiability tableaus.
More information here,
- Software | saCeSS: a parallel global optimization library
The saCeSS library allows solving non-linear programming (NLP) and mixed-integer non-linear programming (MINLP) problems. It also offers efficient local solvers for nonlinear parameter estimation problems associated with complex models (e.g. those described by differential equations).
More information here.
- Software | SensSB: toolbox for the development and Sensitivity analysis of Systems Biology models
Authors: M. Rodríguez-Fernández and J. R. Banga
Description: SensSB is an easy-to-use Matlab®-based sensitivity analysis software toolbox. This tool integrates a variety of local and global sensitivity methods that can be applied to biological models described by ordinary differential equations (ODEs) or differential algebraic equations (DAEs). SensSB is also able to import models in the Systems Biology Mark-up Language (SBML) format.
Available here upon request.
- Software | SYNBADm: a toolbox for automatic optimal design in synthetic biology
SYNBADm is a Matlab-based toolbox for the automatic design of biological circuits with targeted functions from component libraries.
More information here.
