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.
- 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 - 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 - LIFE REFISH -
<p>Flexible biorefinery to valorise discards and by-products of the European fish and seafood production (REFISH)</p>
Principal investigator:VázquezÁlvarezXosé AntónFunding body:LIFE Environment (Nature & Circular Economy)Funding for IIM-CSIC:357637€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 -
<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 | Deseño de procedementos de desinfección e modelaxe para a prevención da resistencia a axentes antimicrobianos
Desenvolvemento de estratexias químicas (combinacións de desinfectantes, aceites esenciais) e biolóxicas (encimas, fagos) que sexan efectivas na eliminación de biopelículas monoespecíficas e mixtas en superficies usadas na industria alimentaria. Proba de biocidas e desenvolvemento de mellores estratexias de dosificación de biocidas para a industria alimentaria, garantindo a seguridade alimentaria ao tempo que se evita a adquisición de resistencia a axentes antimicrobianos.
- Capacidades | Desarrollo de aplicaciones de Inteligencia Artificial para la gestión de pesquerías
Desarrollo de algoritmos de Deep Learning que permiten automatizar los procesos de monitorización de las pesquerías y reducir el tiempo y los costes en comparación con el procesado mediante observación humana. Las aplicaciones desarrolladas van desde sistemas innovadores de monitorización electrónica remota en tiempo real, que identifican y cuantifican las capturas totales de los barcos de pesca (p. ej., iObserver), hasta nuevas técnicas de reconocimiento de imagen que permiten identificar los peces a nivel individual y estimar parámetros poblacionales.
- 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.
- Software | CRNreals: distinguishability analysis of biochemical reaction networks
A software toolbox that supports the distinguishability analysis of chemical reaction network (CRN) models.
More information here.
- Software | Kinetics of E. coli inactivation by benzalkonium chloride v1.0
This model and associated code was developed to optimize disinfection protocols and minimize bacterial resistance. This model was applied in the following journal article: 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
More information and access to the code here.
- 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.
