Fundamentos de Bioprocessos

Conhecimentos gerais de matemática, química e física.

Nas aulas teórico-práticas é feita a exposição geral dos conteúdos a leccionar com apresentação de exemplos de aplicação sempre que adequado (estudos de caso). Segue-se a resolução de exercícios de aplicação dos conceitos lecionados, nomeadamente a aplicação do princípio da conservação da massa à massa total (balanços de massa global) e de uma espécie química (balanços de massa parciais) a sistemas biotecnológicos em estado estacionário.

Nas aulas práticas de oficina e laboratório são apresentados e discutidos os fundamentos do trabalho experimental a realizar, sendo os estudantes incentivados a proceder a uma leitura prévia da bibliografia recomendada. Será feita uma análise crítica e fundamentada dos resultados obtidos, e elaborado um relatório escrito que visa treinar a capacidade de estruturar o raciocínio, o poder de síntese e análise crítica de resultados.

Ao longo do semestre é disponibilizado aos estudantes apoio na compreensão dos conteúdos lecionados tanto na componente teórica como prática, e também apoio na preparação para testes e exames.

No final desta unidade curricular, os alunos serão capazes de:

– identificar as principais etapas de um bioprocesso;

– distinguir os sistemas de unidades mais comuns;

– identificar grandezas básicas e derivadas;

– aplicar o principio da conversão da massa a processos em estado estacionário e sem reação química;

– executar técnicas laboratoriais para secar alimentos, produzir produtos através de processos fermentativos e da adição de enzimas e analisar os produtos obtidos no processo;

– analisar e discutir os dados experimentais obtidos nos trabalhos laboratoriais;

– demonstrar capacidade de aprendizagem autónoma e de trabalho em grupo.

A. Componente teórico-prática:

1. Caracterizaçao de bioprocessos e principais etapas.

2. Sistemas de unidades. Grandezas básicas e derivadas. Sistemas de unidades mais comuns. Prefixos das unidades do Sistema Internacional. Factores de conversão de unidades.

3. Conceitos termodinâmicos. Noção de sistema, fronteira e vizinhança. Sistema aberto e sistema fechado. Processo descontínuo, semi-contínuo e contínuo. Noção de estado estacionário e transiente. Noção de equilíbrio.

4. Princípio da conservação da massa. Acumulação positiva e negativa. Noção de caudal mássico e molar, total e parcial.

5. Balanços de massa totais e parciais, a espécie atómica ou molecular, a processos sem reacção química e em estado estacionário.

6. Conceito de processos de mistura e separação, correntes de reciclagem e de by-pass.

7. Definição de etapas para a resolução de problemas de balanços de massa: definição e análise do problema, cálculo das quantidades desconhecidas e finalização.

B. Componente prática laboratorial e de oficinas 

Prática laboratorial e de oficina que envolvem processos fermentativos, secagem, adição de enzimas para a produção de alimentos  e determinação de proteínas e açúcares. 

• - Teste teórico 30 - 30.0%
• - Teste teórico 50 + relatórios 50 - 70.0%

• - Teste teórico 100 - 100.0%

NAO

Himmelblau, D.; Riggs, J. (2012). Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering (8th ed.). New Jersey: Prentice Hall,  ISBN13: 978-0-13-234660-3.

Shuler, M.; Kargi, F.; Delisa, M. (2017). Bioprocess Engineering: Basic Concepts (3rd ed.). Boston: Prentice Hall, ISBN13: 978-0137062706.

Duncan, A. (2011). Introduction to Chemical Engineering Processes (1st ed.). Delhi: Global Media, ISBN: 978-93-80168-32-6.

Doran, P.  (2004). Bioprocess Engineering Principles. London: Academic Press, ISBN: 978-0122208515.