Reatores Químicos e Biológicos

Conhecimentos de Base Recomendados

Sólidos conhecimentos de Matemática e Termodinâmica.

Métodos de Ensino

Nas aulas teóricas são apresentados os conteúdos programáticos da unidade curricular, recorrendo à projeção de diapositivos e, sempre que possível, à resolução de exercícios de aplicação. Nas aulas teórico-práticas, o docente orienta o aluno na resolução de um conjunto alargado de exercícios abrangendo todas as componentes do programa curricular. Antecipadamente são disponibilizadas as folhas com os problemas propostos a resolver nas aulas teórico-práticas.

Resultados de Aprendizagem

Os objetivos de aprendizagem nesta unidade curricular passam por dotar os alunos com a capacidade de:
– determinar uma equação cinética simples, por aplicação do método integral de análise de dados;
– dimensionar e analisar o funcionamento de um reator ideal em operação isotérmica, a volume constante;
– dimensionar e analisar o funcionamento não isotérmico dos reatores descontínuos e tubulares em operação adiabática, e do reator de mistura em operação adiabática e não adiabática;
– manusear a equação de Michaelis-Menten e a equação de Monod;
– avaliar o tipo de inibição numa reação enzimática;
– dimensionar e analisar o funcionamento de um reator ideal (descontínuo e de mistura) para reações enzimáticas e microbianas, em operação isotérmica.

Programa

1. Cinética das reações homogéneas. Aplicação do método integral de análise de dados cinéticos, a volume constante, a reações de 1ª ordem e a reações bimoleculares e trimoleculares irreversíveis de 2ª ordem. Método do tempo de meia vida.
2. Balanço mássico aos reatores ideais, a volume constante. Balanço energético ao reator de mistura em operação adiabática e não adiabática, e aos reatores descontínuo e tubular em operação adiabática.
3. Cinética das reações enzimáticas. Equação de Michaelis-Menten. Equação de Lineweaver-Burk. Inibição da atividade enzimática. Inibição competitiva, não competitiva e anticompetitiva. Aplicação aos reatores ideais.
4. Estequiometria e cinética dos processos microbianos. Cinética de crescimento, morte, consumo e produção.
Modelo de Luedking e Piret. Equações do balanço mássico à biomassa, ao substrato, ao produto, às células mortas e ao oxigénio. Aplicação aos reatores ideais.

Docente(s) responsável(eis)

Métodos de Avaliação

Avaliação Distribuída
  • - CF = (Avaliação 1 + Avaliação 2 + Avaliação 3 + Avaliação 4 + Avaliação 5) / 5 - 100.0%
Avaliação Por Exame
  • - exame - 100.0%

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

   Levenspiel, O., “Chemical Reaction Engineering”, 3ª ed., John Wiley & Sons, New York, 1999.

   Dunn, I.J., Heinzle, J.I., Prenosil, J. E., “Biological Reaction Engineering: Dynamic Modelling Fundamentals with Simulation Examples”, 2ª ed., VCH Publishers, New York, 2003.

   Froment, G.F., Bischoff, K.B., De Wilde J., “Chemical Reactor Analysis and Design”, 3ª ed., John Wiley, 2010.

   Missen, M.S., “Introduction to Chemical Reaction Engineering”, John Wiley & Sons, inc., New York, 1999.

   Lemos, F., Lopes, J.M., Ribeiro, F.R., “Reatores Químicos”, 3ª ed., IST Press, Lisboa, 2014.

   Fogler, H.S., “Essentials of Chemical Reaction Engineering”, International edition, Prentice Hall, 2011.

   James, E.B., David, F.O., “Biochemical Engineering Fundamentals”, 2ª ed., Mc Graw-Hill, 1986.

   Schmidt, L.D. “The Engineering of Chemical Reactions”, 2ª ed., Oxford University Press, Oxford, 2004.

   Fonseca, M., Teixeira, J., “Reatores Biológicos – Fundamentos e aplicações”, 1º ed., Lidel, 2007.