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 for IIM-CSIC:357.637€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 for IIM-CSIC: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 for IIM-CSIC: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 for IIM-CSIC: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 for IIM-CSIC: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 - 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 -
Water Associated Safety Hazards in the Treatment of Produce
Principal investigator:RodríguezGarcíaMíriamFunding body:European Food Safety Authority (EFSA)Funding for IIM-CSIC:80000€Go to project pageFromto
- Capacidades | Desarrollo de etiquetado inteligente y activo de los alimentos
Desarrollo de etiquetas inteligentes para los alimentos basadas en modelos de oxidación, crecimiento microbiano, etc. que permitan a quienes los consumen saber cuándo los alimentos ya no son aptos para su consumo, ayudando a evitar el desperdicio de alimentos, y que informen sobre su frescura, temperatura del paquete, etc
- Capabilities | Modeling and optimization of fermentative processes and other bioprocesses with industrial utilization
Development of mathematical algorithms and simulation software for global optimization and control of bioprocesses in the food and biotechnological industry
- Capacidades | Desenvolvemento de aplicacións de Intelixencia Artificial para a xestión de pesquerías
Desenvolvemento de algoritmos de Deep Learning que permiten automatizar os procesos de vixilancia das pesquerías e reducir o tempo e os custes en comparación co procesamento mediante observación humana. As aplicacións desenvolvidas van dende sistemas innovadores de vixilancia electrónica remota en tempo real, que identifican e cuantifican as capturas totais dos barcos de pesca (p. ex., iObserver), ata novas técnicas de recoñecemento de imaxe que permiten identificar os peixes a nivel individual e estimar parámetros poboacionais.
- Capacidades | Desenvolvemento de etiquetaxe intelixente e activa dos alimentos
Desenvolvemento de etiquetas intelixentes para os alimentos baseadas en modelos de oxidación, crecemento microbiano, etc. que permitan a quen os consume saber cando os alimentos xa non son aptos para o seu consumo, axudando a evitar o desbaldo de alimentos, e que informen sobre a súa frescura, temperatura do paquete, etc.
- Capacidades | Modelado y optimización de procesos fermentativos y otros bioprocesos de uso industrial
Desarrollo de algoritmos matemáticos y software de simulación para la optimización global y el control de bioprocesos en las industrias alimentaria y biotecnológica.
- 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 | 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 | Cinética de la inactivación de E. coli mediante cloruro de benzalconio v1.0
Este modelo y su código asociado se desarrollaron para optimizar los protocolos de desinfección y minimizar la resistencia bacteriana. Este modelo se aplicó en el siguiente artículo científico: Optimization of E. coli Inactivation by Benzalkonium Chloride Reveals the Importance of Quantifying the Inoculum Effect on Chemical Disinfection. Front. Microbiol., 26 June 2018. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01259
Puedes encontrar más información y acceder al código aquí.
