Operações Unitárias em Biotecnologia

Não existem pré-requisitos formais. No entanto, recomenda-se o conhecimento geral de noções de física e de cálculo matemático.

As aulas de natureza teórico-prática têm uma componente expositiva, uma componente teórico-prática (resolução e discussão de problemas com aplicação directa à Biotecnologia) e uma componente de prática laboratorial que permitem demonstrar e aplicar os conhecimentos adquiridos. Na componente prática os fundamentos e o tratamento e discussão dos dados experimentais são apresentados num documento escrito e posteriormente, discutidos em grupo.

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.

Em qualquer processo biotecnológico industrial, o elemento central é o biorreactor, pois nele se desenvolvem, devidamente controladas, as transformações que interessam. No entanto, para que o resultado desejado seja alcançado, dois outros conjuntos de operações devem ser considerados: processamento inicial – antecede a operação no biorreator e tem por finalidade colocar o sistema nas condições previamente escolhidas para que as transformações no reactor se desenvolvam adequadamente – e processamento final – engloba a separação e purificação dos produtos e subprodutos obtidos, bem como o tratamento dos resíduos formados. Na maioria dos casos tanto o processamento inicial como o final requerem apenas modificações físicas, isto é, um conjunto de operações unitárias. 

O objectivo principal da UC é dar a conhecer princípios teóricos inerentes a algumas das operações unitárias mais comuns em Biotecnologia e aplicá-los à resolução de problemas de cariz laboratorial e industrial. Neste âmbito, a UC permite desenvolver competências instrumentais relativas ao projecto de peças de equipamento destinadas a uma determinada etapa de processamento e à determinação das suas condições de operação. A nível pessoal permite desenvolver capacidades de aprendizagem autónoma e de espírito crítico.

A. COMPONENTE TEÓRICO-PRÁTICA

Módulo 1

1. Introdução. Caracterização de processos biotecnológicos; importância dos processos biotecnológicos no cenário mundial.

2. Principais etapas de um processo biotecnológico industrial genérico: processamento inicial, bioreacção, processamento final.

3. Processamento final: remoção celular, isolamento primário, purificação e isolamento final. Principais operações unitárias utilizadas em cada uma das etapas.

4. Separação de produtos insolúveis: filtração e centrifugação. Equipamento disponível. Conceitos teóricos e cálculo de condições de operação.

Módulo 2

5. Ruptura celular: métodos mecânicos e não mecânicos. Alguns detalhes do equipamento mais comum.

6. Separação de produtos solúveis: extracção e adsorção. Coluna de extracção – conceito de andar ideal. Isotérmicas de adsorção. Equipamento disponível. Cálculo de condições de operação.

B. COMPONENTE PRÁTICA-LABORATORIAL

Módulo 3

Extração sólido-líquido convencional de matrizes vegetais. Quantificação do teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante dos extratos. Discussão dos resultados obtidos e preparação do relatório escrito.

• - Teste teórico 35 - 35.0%
• - Teste teórico 35 - 35.0%
• - Relatório escrito 70 + (desempenho laboratorial + discussão do trabalho) 30 - 30.0%

• - Teste teórico 100 - 100.0%

NAO

BELTER, Paul A.; CUSSLER, E. L.; HU, Wei-Shou (1988). Bioseparations: Downstream Processing for Biotechnology. John Wiley & Sons, New York. ISBN: 978-0-471-12113-8.

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FLICKINGER, Michael C.(2013). Downstream Industrial Biotechnology: Recovery and Purification. John Wiley & Sons, New Jersey. ISBN: 978-1-118-13124-4

FORCINITI, Daniel (2008). Industrial Bioseparations: Principles and Practice. Wiley-Blackwell, Oxford. ISBN: 978-0-8138-2085-91.

GEANKOPOLIS, C. J.;  HERSEL, A., A.; LEPEK, D., H. (2018). Transport Processes and Separation Process Principles (5th ed.) Prentice Hall, Boston. ISBN-13: 978-0-13-418102-8.

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HARRISON, Roger G.; TODD, Paul; RUDGE, Scott R.; PETRIDES, Demetri P. (2015). Bioseparation Science and Engineering, 2nd Edition. Oxford University Press, Oxford. ISBN: 978-0-19-539181- 7.

LADISCH, Michael R. (2001). Bioseparations Engineering: Principles, Practice, and Economics. Wiley-Interscience, New York. ISBN: 978-0-471-24476-9.

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