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Engenharia dos Processos Biotecnológicos


Área Científica: Engenharias e Técnicas Afins
Ano: 1º
Semestre: 1
Créditos: 6 ECTS
Horas de contacto: 30 T, 30 PL, 4 OT

Objectivos/Competências adquiridas:

- Conhecer os principais componentes de um biorreator e proceder ao seu dimensionamento;
- Determinar coeficientes de transferência de massa de modo a avaliar o sistema de arejamento;
- Conhecer as geometrias-tipo mais utilizadas no projeto de fermentadores;
- Conhecer os diferentes modos de operação de um biorreator e de que forma estes afetam as concentrações de biomassa, substrato e produto final;
- Seleccionar o reator biológico mais adequado;
- Determinar distribuições de tempos de residência de forma a verificar a existência ou não de desvios à idealidade;
- Identificar as equações que traduzem a dinâmica de bioprocessos;
- Identificar as principais variáveis de estado do bioprocesso que deverão ser monitorizadas;
- Distinguir sensores físicos e sensores por programação utilizados na monitorização das principais variáveis de estado de bioprocessos;
- Aplicar algoritmos de controlo de modo a manter as variáveis de estado do processo próximo de valores de referência pré-estabelecidos.

Conteúdo da unidade curricular:

1. Projeto e construção de fermentadores industriais: determinação do volume, geometria e material de construção; Agitação e arejamento - determinação do coeficiente de transferência de massa – KLa;
2. Geometrias e Modos de Operação dos Fermentadores: Geometrias-tipo - Tanque agitado, leito fixo, leito fluidizado, coluna de bolhas, reator de circulação por arejamento ou air-lift; Modos de operação - Reator descontínuo, reator contínuo com mistura perfeita, associação de biorreatores, reator com alimentação escalonada ou fed-batch -, e outras configurações - reatores de alta densidade celular, reatores para fermentação em fase sólida;
3. Seleção do reator biológico mais adequado;
4. Desvios à idealidade no caso de biorreatores a operarem em contínuo: distribuição de tempos de residência e formas de a determinar.
5. Instrumentação e controlo de reatores biológicos.

Bibliografia recomendada:

Bailey J.E., Ollis D.F. (1987) Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill (ISBN 978-0070032125)
Fonseca M.M., Teixeira J.A. (2007) Reactores Biológicos: Fundamentos e Aplicações, Lidel (ISBN 978-9727573660)
Shuler M.L., Kargi F. (2001) Bioprocess Engineering: Basic Concepts, 2nd Edition, Prentice Hall (ISBN 978-0130819086)
Stanbury P.F., Whitaker A., Hall S.J. (1995) Principles of Fermentation Technology, 2nd Edition, Elsevier Science Ltd. (ISBN 0-7506-4501-6)


T = teóricas; TP = teórico-práticas; PL = ensino prático e laboratorial; TC = trabalho de campo; S = seminário; E = estágio; OT = orientação tutória;