Bio-reatores

Cód.: QUI13572M

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Bioquímica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Energias renováveis e acessíveis - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.

Produção e consumo sustentáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.

Ação climática - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos (*).

Objetivos de Aprendizagem

O objetivo desta UC é dar a conhecer os diferentes tipos de bio-reatores existentes. Os alunos deverão reconhecer a importância dos processos a montante e a jusante do bio-reator. É também objetivo da UC dar a conhecer os diferentes tipos de processos de esterilização. Esta UC permitirá dar conhecer aos alunos a importância da agitação para a transferência de massa e calor no bio-reator. Dimensionar os bio-reatores em fase homogénea e os bio-reatores em fase heterogénea é também objetivo desta UC. Os alunos deverão reconhecer que os bio-reatores podem não ter uma agitação ideal.
Esta UC permite conhecer a utilização dos bio-reatores na produção de biogás e na produção de biomassa algal.

Conteúdos Programáticos

Introdução ao bio-reatores. Tipos de fermentadores: tanque perfeitamente agitado; coluna de bolha; leito expandido; leito ﬂuidizado; leito empacotado; air lift. Funcionamento e desempenho de bio-reactores. Contribuição dos processos a montante e a jusante no processo fermentativo.
Esterilização. Sistema de esterilização descontínuo de líquidos. Sistema de injeção de vapor em contínuo.
Agitação do meio de cultura. Fatores que afetam a transferência do oxigénio. Solubilidade do oxigénio. Fatores que afetam a transferência do oxigénio do meio para a célula. Culturas de microrganismos em bio-reatores de bancada.
Dimensionamento dos diferentes tipos de bio-reatores homogéneos e heterogéneos. Reatores não ideais.
Estudo de casos.
Culturas anaeróbias para produção de biogás.
Fotobiorreatores na produção de biomassa algal. Tipos de sistemas e Tecnologia. Princípios de funcionamento. Factores limitantes, potencialidades e vantagens. Produtividade e aplicações.

Métodos de Ensino

As aulas são teórico-práticas. Nestas aulas será realizada uma exposição sobre os conteúdos da UC seguida de resolução de exercícios e/ou apresentação de casos de estudo.
Durante o semestre serão realizados testes e um trabalho de natureza monográfico sobre um tema no âmbito da UC.
Haverá a hipótese de exame final.
A nota final será 70% da média da nota dos testes ou da nota do exame e 30 % da nota do trabalho monográfico.

Bibliografia

Doran, Pauline M., Bioprocess engineering principles. Academic Press. London, 2000
Lee, James M., Biochemical Engineering, Pretice Hall.New Jersey, 1992
Lima, Nelson, Biotecnologia Fundamentos e Aplicações, Lidel. Lisboa, 2003
Shuler, Michael L., Kargi, Fikret, Bioprocess Engineering Basics concepts 2nd ed., Prentice Hall, 2002. Riet, K., Tramper, J., Basic bioreactor design. Marcel Dekker. New York, 1991
Stanbury P. F. and Whitaker, Principles of fermentation technology. Pergamon Press. Oxford, 1984
Mandenius, Carl-Fredrik. Bioreactors: Design, Operation and Novel Applications, Wiley-VCH ,2016.