Conhecimentos de Base Recomendados
Química e Matemática.
Métodos de Ensino
Aulas expositivas de apresentação dos conteúdos teóricos e de exemplos de aplicação complementadas com aulas teórico práticas para a resolução de problemas aplicados aos processos industriais. Nas aulas teórico práticas, após uma discussão genérica sobre os problemas, os alunos são incentivados a prosseguir com as suas resoluções, sendo no final feita uma discussão dos resultados obtidos. Antecipadamente são disponibilizadas as folhas com os problemas propostos a resolver nas aulas teórico práticas.
Resultados de Aprendizagem
O objetivo principal da unidade curricular é dotar o estudante com os conhecimentos necessários para implementar cálculos em processos químicos/biotecnológicos, usando os princípios de conversão de massa e de energia. Assim, pretende-se que os estudantes sejam capazes de i) realizar balanços de massa a processos químicos e biológicos sem e com reação e assimilar noções de variação de inventário, by-pass, reciclagem e purga; ii) utilizar a carta psicrométrica recorrendo aos conceitos de temperaturas seca e húmida, ponto de orvalho, humidade absoluta, relativa e molar; iii) realizar balanços de energia a processos químicos e biológicos.
Programa
1. GASES IDEAIS
Lei dos gases ideais. Condições padrão de pressão e temperatura. Massa molar média, massa volúmica e densidade dos gases.
2. BALANÇOS DE MASSA
O conceito de balanço mássico. Seleção de uma base de cálculo em problemas de balanços de massa. Balanços em processos sem reação química/biológica.
Reações químicas, reações biológicas, estequiometria e estequiometria do crescimento celular e formação do produto. Reagente limitante. Excesso estequiométrico de um reagente.
Balanços mássicos em sistemas com reação química/biológica.
Balanços mássicos em processos com by-pass, com reciclagem de produtos e/ou inertes e com purga.
3. O SISTEMA AR-ÁGUA
Relação entre estado de saturação e humidificação. Formas de expressar a composição de um vapor numa mistura gasosa: humidade molar, percentagem de húmida e percentagem de humidade relativa. Utilização das tabelas de vapor saturado na resolução de exercícios de humidificação.
Utilização da carta psicométrica na resolução de exercícios de humidificação.
4. BALANÇOS DE ENERGIA
Equação geral de balanço de energia. Metodologia de cálculo em balanços de energia.
Quantidade de calor envolvida num aquecimento/arrefecimento com e sem mudança de fase.
Balanços de energia em processos com reação química/biológica.
Docente(s) responsável(eis)
Estágio(s)
NAO
Bibliografia
Bibliografia principal
Moreira, M. J. (2023). Apontamentos de Introdução aos Processos em Bioengenharia. ISEC (disponível na plataforma académica InforEstudante).
Bibliografia complementar
Doran, P. (2012). Bioprocess Engineering Principles: Elsevier.
Bailey, J.E., Ollis, D.F. (1986). Biochemical Engineering Fundamentals: McGraw-Hill. ISBN 0-07-066601-6 (Disponível na Biblioteca do ISEC: 6-13-18)
Ghosh, R. (2006). Principles of Bioseparations Engineering. World Scientific Publishing. https://doi.org/10.1142/6183
Himmelblau, D.M.; Riggs, J.B. (2012) Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, 8th edition.
Seider, W.D., Seader, J.D., Lewin, D.R. (2008). Product and process design principles. SBN: 0-471-45247-5 0471203165.
Sirohi, R., Pandey, A, & Taherzadeh, M. J. (Eds). (2022). Current Developments in Biotechnology and Bioengeneering: Advances in Bioprocess Engineering. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2020-0-04191-5