Fundamentos de Bioprocessos

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.

A unidade curricular de Fundamentos de Bioprocessos visa proporcionar aos estudantes conhecimentos gerais sobre o princípio da conservação da massa, em particular como é que este se aplica a espécies moleculares e à massa total de um determinado sistema. Também serão abordados procedimentos para resolução do sistema de equações resultante da aplicação do princípio da conservação da massa a sistemas a operar em estado estacionário e sem reacção química. Utilizando as oficinas tecnológicas e os laboratórios da ESAC, a unidade curricular permite a aplicação prática dos conceitos abordados. A nível pessoal permite desenvolver capacidades de aprendizagem autónoma e de espírito crítico.

A. Componente teórica
1. Sistemas de unidades. Grandezas básicas e derivadas. Sistemas de unidades mais comuns. Prefixos das unidades do Sistema Internacional. Factores de conversão de unidades.
2. 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.
3. Princípio da conservação da massa. Acumulação positiva e negativa. Noção de caudal mássico e molar, total e parcial.
4. Aplicação do princípio da conservação da massa à massa total de um sistema e à massa de uma espécie atómica ou molecular, ou biomassa. Aplicação a processos sem reacção química no estado estacionário.
5. Etapas a seguir para a resolução de problemas de balanços de massa: definição e análise do problema, cálculo das quantidades desconhecidas e finalização.
B. Componente prática
Prática laboratorial e de oficina para demonstração dos conceitos leccionados.

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

• - Teste teórico 100 - 100.0%

NAO

DUNCAN, Adrian – Introduction to Chemical Engeering Processes. 1st Edition. Delhi: Global Media, 2009. ISBN: 978-93-80168-32-6

SHULER, Michael; KARGI, Fickret; DELISA, Mathew – Bioprocess Engineering: Basic Concepts. 3rd Edition. Boston: Prentice Hall, 2017. ISBN13: 978-0137062706.

HIMMELBLAU, David; RIGGS, James – Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. 8th Edition. New Jersey: Prentice Hall, 2012. ISBN13: 978-0-13-234660-3.

DORAN, Pauline – Bioprocess Engineering Principles. London: Academic Press, 2004. ISBN: 978-0122208515.