DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Processos de Transf. e Separação de Sist.Biológicos - EB

Ano letivo: 2007-2008
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
2qqqq216pt


Learning goals
Nesta unidade curricular o estudante ganha sensibilidade para o papel vital e essencial dos microrganismos, de células animais e vegetais, e de enzimas, para a transformação bioquímica controlada de diversos substratos orgânicos, com aplicações variadas, seja na síntese de produtos biológicos à escala industrial, seja no tratamento secundário de efluentes, seja na produção de materiais alternativos a partir de matérias primas renováveis, ou seja ainda na construção de unidades extra ou intracorporais para compensar o funcionamento deficiente de certos órgãos.
O estudante é capaz de reconhecer os requisitos ambientais e nutricionais para o crescimento celular, a forma de incrementar a sua actividade biológica, e a forma de atenuar, corrigir ou compensar os desvios (hidráulicos, de composição ou outros) que os caldos de cultura ou os fluidos biológicos possam apresentar.

É capaz de seleccionar o tipo de reactor biológico e o biocatalisador mais adequado a cada aplicação, associar a produção e a separação dos produtos resultantes, controlar, optimizar e aumentar a escala de cada uma destas operações. Sabe ainda distinguir quando as vantagens da transformação biológica se sobrepõem às da transformação química.
Syllabus
Conceito de reactor biológico, de biocatalisador (livre e imobilizado) e de fermentação. Balanços mássicos em sistemas biológicos. Coeficientes de rendimento, produtividade e transferência de massa. Meios de cultura, esterilização, exigência de assepsia e transferência de oxigénio em culturas aeróbias. Modos de operação de um reactor biológico: descontínuo, semi-descontínuo e contínuo. Biorreactores multifásicos para cultura de células: aplicações particulares, modelação, projecto e operação. Aumento de escala em culturas de células. Selecção de matrizes extracelulares para a regeneração de tecidos. Estratégias e operações de separação em processos biológicos (Downstream Processing).
Prerequisites
Generic skills to reach
. Competence to solve problems;
. Capacity of decision;
. Critical thinking;
. Adaptability to new situations;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence in working in interdisciplinary teams;
. Competence in interpersonal relations;
. Creativity;
. Quality concerns;
. Sustainable development concerns;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures30
laboratory classes30
tutorial guidance10
total of teaching hours70

Assessment
Laboratory or field work15 %
Problem solving15 %
Project30 %
Mini tests40 %

Bibliography of reference
- Pauline M. Doran, Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, 1995
- Nelson Lima e Manuel Mota, Biotecnologia. Fundamentos e Aplicações, Lidel, edições técnicas, 2003

- James Bailey e David Ollis, Biochemical Engineering Fundamentals, 2nd ed., McGraw-Hill Int. Ed., 1986

- Klaas vant Riet e Johannes Tramper, Basic Bioreactor Design, Marcel Dekker, Inc., 1991

- Uldis Viesturs e Stoyan Tzonkov, Bioprocess Engineering, Avangard Prima, Sofia, 2006

- Dunn, IJ, Heinzle, E, Ingham, J, Prenosil, JE, Biological reaction engineering: dynamic modelling fundamentals with simulation examples, 2nd ed., Wiley-VCH, 2003

- Doyle, A, Griffiths, JB, Cell and tissue culture for medical research, John Wiley &Sons, Ltd, 2000

- Belter, PA, Cussler EL e Hu, Wei-Shon, Bioseparations: downstream processing for biotechnology, John Wiley &Sons, Ltd, 1988

- Kennedy JF e Cabral JMS (ed), Recovery processes for biological materials, John Wiley &Sons, Ltd, 1993
Teaching method
Promover a participação activa dos estudantes num processo de aprendizagem activa, baseada em casos de estudo e apresentação prévia da necessidade do conhecimento que se pretende transmitir.
Resolução individual de problemas integradores dos conhecimentos de processos biológicos.

Introdução a trabalho prático laboratorial no âmbito da cultura de células em incubadora e em fermentador. Efeito da composição do meio e das condições de cultura no objectivo a alcançar. Especificidades da cultura de células.

A elaboração de uma monografia, com pesquisa, análise e discussão de um tema em particular, semelhante a um mini-projecto, onde seja dada ênfase à contribuição pessoal para a proposta de soluções para a resolução de um problema prático.

Exame final para avaliação da compreensão global dos fenómenos de transformação e separação em sistemas biológicos.
Resources used
Laboratório de engenharia bioquímica para realização de trabalhos práticos.