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 leccionados tanto na componente teórica como prática, e também apoio na preparação para testes e exames.

 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. Aplicação de conhecimentos 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 teórico-prática e prática laboratorial e de oficina para demonstração dos conceitos leccionados.

Resolução de problemas e exercícios de aplicação dos conceitos leccionados: processos de mistura e separação de correntes, processos com reciclagem de correntes e com transferência de matéria, em co-corrente e contra-corrente.

Prática laboratorial e de oficina para demonstração dos conceitos leccionados, envolvendo: 1) Processos de mistura de correntes; 2) Processos de secagem: em estufa, em secador de fluxo de ar e por liofilização; 3) Processos de evaporação para concentração de correntes; 4) Processos de separação de correntes por filtração; 5) Processo de separação por centrifugação.

• - 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.