Objetivos de aprendizagem e a sua compatibilidade com o método de ensino (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes)
Identificar e compreender os processos envolvidos na transferência de quantidade de movimento, calor e massa. Aquisição de conhecimentos e competências para aplicação desses conceitos em operações unitárias utilizadas em biotecnologia: processos de aplicação e remoção de calor, em produtos biotecnológicos. Compreensão da cinética de reações e correlação com a cinética de processos microbianos: reatores contínuos, batch e semi-contínuos. Identificar e compreender as características dos processos microbianos.
Conteúdos programáticos
1. Transferência de Calor e Massa: propriedades térmicas e moleculares. Mecanismos de transferência. Estado estacionário e não estacionário (Leis de Fourier e Leis de Fick). Operações unitárias e equipamentos. Balanços de energia. 2. Mecânica de fluidos: propriedades dos fluidos. Regimes de escoamento. Transporte de fluidos. Caudalímetros. Bombas.
3. Reatores: Configuração de reatores; Reatores contínuos, batch, semi-contínuos. Alimentação dos reatores. Sistemas de agitação e arejamento. Modelação e simulação. 4. Processos Microbianos: cultura descontínua versus cultura contínua. Estequiometria e cinética de processos microbianos. Efeitos ambientais sobre as cinéticas de crescimento. Cinética de produção de produto e de consumo de substrato. Cinética de inibição por produto e por substrato. Imobilização de biocatalisadores.
Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular
Através destes conteúdos programáticos pretende-se proporcionar aos estudantes a compreensão de conceitos de engenharia e biotecnologia, possibilitando a sua aplicação na análise do funcionamento de sistemas reais, no estudo do desempenho de equipamentos utilizados nas instalações industriais, bem como a possibilidade de dimensionamento de equipamentos simples usados em diferentes operações unitárias e resolução de problemas práticos associados aos mesmos.
Metodologias de ensino e de aprendizagem específicas da unidade curricular articuladas com o modelo pedagógico
Sessões Presenciais: Sessões teórico-práticas e laboratoriais de aplicações e sessões de orientação tutorial.
Trabalho Independente: Disponibilização de material de estudo para a unidade curricular, de acordo com os temas das sessões presenciais. Resolução de problemas de aplicação da matéria.
Avaliação
- É condição para admissão a exame final estar inscrito na unidade curricular.
- Para a avaliação contínua é obrigatória a assistência às sessões com elementos de avaliação;
- Avaliação contínua: Prova Escrita (PE) - 1; Relatórios/Fichas de trabalho - 6;
- Fórmula de dispensa total: 0,50 (PE) + 0,50 (média dos relatórios/fichas de trabalho); nenhum dos elementos da avaliação pode ter classificação inferior a 8 valores.
- Dispensa parcial: Classificação maior ou igual a 10 valores em cada elemento da avaliação contínua.
Demonstração da coerência das metodologias de ensino e avaliação com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular
Na parte teórica pretende-se que o estudante adquira os conceitos fundamentais para poder resolver rotinas de cálculo correspondentes às várias matérias. Na parte teórico-prática pretende-se que o estudante proceda à medição de variáveis de processo como em instalações industriais biotecnológicas e à resolução de exercícios práticos associados aos objetivos da unidade curricular. Na orientação tutorial o docente acompanhará os estudantes na resolução de exercícios aplicados aos conceitos adquiridos, individualmente e em grupo. O trabalho independente permitirá ao estudante consolidar as matérias lecionadas. O sistema de avaliação contínua permitirá ao estudante demonstrar os conhecimentos adquiridos, através da realização de duas provas escritas, bem como a capacidade de aplicação prática dos mesmos, através da realização de trabalhos práticos e respetivo relatório e/ou fichas de trabalho.
Bibliografia de consulta (existência obrigatória)
Fellows (2009). Food Processing Technology Principles & Practice, Ed. Woodhead Publishing Ltd., 3rd ed. CRC Press. Geankoplis, Lepek, Hersel (2018). Transport Processes and Separation Process, Pearson New International Edition, 5th Edição, United States. Heldman (2009). Introduction to Food Engineering, 4th ed. Academic Press. Fonseca & Teixeira (2007). Reatores Biológicos: Fundamentos e Aplicações, Lidel. Lima and Mota (2003). Biotecnologia ¿ Fundamentos e Aplicações, Lidel Edições Técnicas Lda, Portugal. Michael & Fikret (2015). Bioprocess Engineering: Basic Concepts. 2nd ed. Pearson. Oliveira (2007). Mecânica de fluidos. LIDEL, Lisboa. Pinho & Prazeres (2008). Fundamentos de Transferência de Massa, Ensino da Ciência e da Tecnologia IST Press, Portugal. Richardson (2001). Thermal Technologies in Food Processing, CRC Press, Woodhead Publishing Limited. Shijie Liu (2020). Bioprocess Engineering: Kinetics, Sustainability, and Reactor Design. 3rd ed. Elsevier Science Publishing Co Inc. USA.
