Mestrado em Engenharia de Biorrecursos

ECTS

5,5

Período

1º semestre

Responsável

Valentina Fernandes Domingues

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

Esta UC fornece os conhecimentos e competências fundamentais que permitirão ao aluno:
PO1- Consolidar e aprofundar os conceitos e princípios fundamentais da microbiologia;
PO2- Reconhecer a importância das inter-relações entre atividade microbiana e proteção e qualidade ambiental;
PO3- Reconhecer a importância da diversidade metabólica dos microrganismos como fonte de inovação na produção de bioprodutos e como fonte de criação de riqueza;
PO4- Caracterizar a dinâmica do crescimento microbiano;
PO5- Compreender as etapas de preparação do inóculo para o scale-up de processos de fermentação;
PO6- Reconhecer a importância das enzimas usadas na indústria e as estratégias para a sua imobilização;
PO7- Reconhecer as diferentes aplicações da Biologia Molecular e da sua interdisciplinaridade com as outras ciências;
PO8- Explicar a estrutura e função dos ácidos nucleicos e a regulação da expressão dos genes;
PO9- Aplicar conceitos básicos e fundamentos de métodos de manipulação e análise de ácidos nucleicos.

CP1. Crescimento microbiano:
1.1. Influência de fatores internos e externos na dinâmica de crescimento.
1.2. Cultura "fed-batch": processos em escala industrial.
CP2. Preparação de inóculo
2.1 Critérios para a preparação do inóculo para o processo de fermentação.
2.2. Transferência do inóculo para o fermentador e para o processo industrial.
CP3. Microbiologia ambiental:
3.1. Qualidade da água do ponto de vista microbiológico.
3.2. Microrganismos e tratamento de águas residuais.
3.3. Microrganismos, qualidade e gestão sustentável de solos.
3.4. Microbiologia do ar; aerossóis biológicos.
CP4. Genética e genómica microbiana
4.1. Introdução
4.2. Conceito de mutação espontânea vs. induzida; mutagénese; recombinação genética
4.3. Exploração da clonagem de DNA em biotecnologia utilizando diferentes métodos de recombinação
CP5. Enzimas industriais:
5.1. Propriedades das classes principais.
5.2. Produção.
5.3. Estratégias para imobilização de enzimas.

ECTS

5,5

Período

1º semestre

Responsável

Maria João Ramalhosa

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

Esta UC fornece os conhecimentos e competências fundamentais que permitirão ao aluno:
OBJ1 - Identificar os principais recursos marinhos e agro-alimentares;
OBJ2 - Reconhecer a importância dos biorrecursos marinhos e agro-alimentares na sociedade contemporânea;
OBJ3 - Avaliar o potencial dos produtos, subprodutos e dos resíduos marinhos e agro-alimentares para o desenvolvimento de novas biomoléculas e bioprodutos.

CP1. Biotecnologia Marinha e Agro-alimentar: conquistas, desafios e oportunidades para o futuro;
CP2. Biotecnologia Marinha e Agro-alimentar: Produção sustentável de produtos; Subprodutos derivados das plantas; Subprodutos derivados dos produtos animais;
CP3. Novas biomoléculas/bioprodutos para aplicação industrial.
CP4. Estudo de casos e análise de dados estatísticos.

ECTS

7

Período

1º semestre

Responsável

Anabela Moura

Prática laboratorial

6 horas

Desenvolvimento das capacidades de:
Obj1- Executar processos de separação e conservação à escala laboratorial;
Obj2- Avaliar os efeitos das condições operatórias no desempenho dos processos de separação e conservação;
Obj3- Comparar resultados experimentais com os obtidos a partir de simulações computacionais;
Obj4- Executar técnicas experimentais e tecnologias no âmbito da biologia molecular e da biotecnologia marinha e agroalimentar;
Obj5- Caracterizar microbiologicamente amostras de ar, água e solo.

Preparação, montagem e execução de trabalhos experimentais que integram conceitos ministrados nas outras unidades curriculares do mesmo semestre do curso de Mestrado em Biorrecursos.
Nesta unidade curricular cada grupo de alunos realiza dois dos trabalhos experimentais nas áreas de processos de separação e preservação, biologia molecular e microbiana, biotecnologia marinha e agro-alimentar e de métodos de otimização:
CP1- Otimização da extração e caracterização de antioxidantes de resíduos e subprodutos da indústria alimentar;
CP2- Otimização da Osmose Inversa da água do mar e respetiva caracterização físico-química e microbiológica ao longo de todo o processo.
CP3 - Estudo da produção de bioplástico a partir de resíduos com amido.
Em cada trabalho experimental os alunos elaboram o respetivo relatório. Num dos trabalhos experimentais é feita uma apresentação oral.

ECTS

6

Período

1º semestre

Responsável

Luís Manuel Silva

Teórica

1 hora

Prática laboratorial

3 horas

Globalmente, o estudante deve ser capaz de:
1 - Selecionar e aplicar os métodos mais adequados à resolução numérica de problemas em bioengenharia.
2 - Operar e programar em várias plataformas computacionais de cálculo científico.
3 - Conceber um plano de experiências de forma a testar as possíveis relações causa-efeito.
4 - Integrar algoritmos de diferentes módulos do programa para resolver um problema complexo.
Em específico, o estudante deve ser capaz de:
1 - Descrever os métodos numéricos ensinados nesta u.c. bem como realizar manualmente duas iterações consecutivas
2 - Criar funções e scripts em editor dos softwares Octave e PyCharm
3 - Avaliar erros local e global e distinguir entre erro de truncatura e arredondamento
4 - Aplicar as funções do Octave na resolução numérica de EDOs
5 - Calcular o número de condição num problema de cálculo de raízes
6 - Analisar o caráter "stiff"de um sistema de EDOs
7 - Aplicar métodos diretos e indiretos na resolução de problemas de otimização univariada
8 - Formular problemas de otimização com restrições
9 - Enunciar as condições necessárias e suficientes para um ponto estacionário ser minimizador
10 - Resolver problemas de mínimos quadrados em 3 situações: 1) estimativa de parâmetros; 2) resolução de sistemas de equações não lineares e 3) reconciliação de dados de operação
11 - Identificar pontos estacionários restringidos através da construção da Lagrangeana
12 - Realizar uma ANOVA de forma a identificar os fatores/interações significativos num plano experimental
13 - Implementar um planeamento experimental
14 - Aplicar o método de Taguchi para reduzir a variabilidade do processo

1 Complementos de Análise Numérica (5/15)
1.1 Resolução numérica de equações algébricas pelos métodos de Newton, secante e ponto fixo.
1.2 Resolução númerica de sistemas de equações não lineares pelo método de Newton-Raphson.
1.3 Matrizes e sistemas de equações.
1.4 Resolução numérica de equações e sistemas de equações diferenciais ordinárias
1.5 Caráter "stiff" em sistemas de equações diferenciais ordinárias.
2 Otimização (6/15)
2.1 Condições necessárias e suficientes
2.2 Otimização de uma função a uma só variável por métodos diretos e indiretos
2.3 Otimização de uma função de várias variáveis, sem e com restrições
2.4 Problemas de mínimos quadrados
2.5 Função lagrangeana
3 Planeamento experimental (2/15)
3.1 Plano centrado 2^k com réplicas ao centro
3.2 Planos fracionados a 2 níveis
3.3 Desenho de parâmetros robustos

ECTS

6

Período

1º semestre

Responsável

Leonilde Cristina Morais

Teórica

1 hora

Teórico-prática

3 horas

No final desta UC os alunos devem ter conhecimentos e competências fundamentais sobre as operações unitárias relevantes, bem como equipamento utilizado, com referência particular às mais utilizadas nos Bioprocessos.
O1 - Distinguir as diferentes operações unitárias e respetivos objetivos;
O2 - Compreender princípios e fundamentos teóricos e equações de modelo das tecnologias utilizadas;
O3 - Identificar e conhecer os diferentes equipamentos usados nestas tecnologias;
O4 - Perceber e avaliar o efeito das variáveis operatórias no rendimento do bioprocesso;
O5 - Dimensionar e/ou selecionar o equipamento adequado para a execução prática destes processos;
O6 - Selecionar as soluções técnicas mais apropriadas para a obtenção de um produto.

CP1. Operações de Libertação, Isolamento e Purificação:
1.1. Filtração
1.2. Centrifugação
1.3. Disrupção celular
1.4. Extração
1.5. Adsorção
1.6. Cromatografia
1.7. Filtração por membranas
1.8. Eletrodiálise
1.9. Osmose inversa
1.10. Permuta iónica
1.11. Secagem
1.12. Precipitação fracionada
1.13. Cristalização
1.14. Eletroforese capilar
1.15. Refolding/renaturation de proteínas
CP2. Operações de Conservação e Preservação
2.1. Esterilização
2.2. Pasteurização
2.3. Liofilização
2.4. Evaporação
2.5. Criopreservação e Secagem.
CP3. Critérios de seleção e scale-up de processos.

ECTS

6

Período

2º semestre

Responsável

Paula Cristina Silva

Teórica

1 hora

Teórico-prática

3 horas

No final da unidade curricular os estudantes devem ser capazes de:
OBJ1- Formular as equações de balanço à biomassa, substratos e produtos metabólicos em (bio)reatores, a partir dos conhecimentos anteriores de engenharia da reação e de bioquímica;
OBJ2- Avaliar o impacto das variáveis operatórias no dimensionamento e funcionamento dos (bio)reatores;
OBJ3-Avaliar a importância do transporte de massa e calor nos (bio)reatores heterogéneos;
OBJ4- Selecionar o tipo de (bio)reator mais apropriado para um dado processo;
OBJ5-Implementar estratégias de monitorização e controlo de (bio)reatores.

Os conteúdos programáticos da UC são:
CP1. Reações biológicas em meio homogéneo;
CP2. (Bio)reatores homogéneos e heterogéneos;
CP3. Limitações difusionais em sistemas de células imobilizadas;
CP4. Monitorização e controlo de (bio)reatores.

ECTS

6

Período

2º semestre

Responsável

Ermelinda Manuela Garrido

Teórica

1 hora

Teórico-prática

3 horas

Este curso irá proporcionar aos estudantes, os fundamentos e especificações dos métodos analíticos necessários para a caracterização e quantificação de bioprodutos:
O1-Identificar os diferentes processos de amostragem;
O2-Propor metodologias de preparação da amostra;
O3-Reconhecer e saber utilizar as principais técnicas instrumentais para identificação, caracterização e quantificação de bioprodutos;
O4-Planear uma sequência analítica desde amostragem até ao tratamento de resultado;
O5-Desenvolver competências no sentido de criticar e avaliar os resultados obtidos.

PO1-Princípios de amostragem para matrizes sólidas, líquidas ou gasosas (2 aulas);
PO2-Decomposição de amostras inorgânicas e orgânicas (1 aula);
PO3-Separação e pré-concentração (enfoque nas metodologias verdes): extração em fase sólida; microextração em fase sólida; extração assistida por micro-ondas; extração por ultrassons; extração com fluídos supercríticos; extração subcrítica (3 aulas);
PO4-Métodos instrumentais (físicos e químicos): fundamentos e aplicações na análise e caraterização de bioprodutos. Técnicas espetroscópicas (espetrofotometria de UV/Vis e infravermelho, espetrometria de massa; espetrometria de ressonância magnética nuclear), técnicas termogravimétricas (DCS e TG) e técnicas separativas (8 aulas).

ECTS

7

Período

2º semestre

Responsável

Maria Madalena Freitas

Prática laboratorial

6 horas

No final da frequência da UC o aluno deve ser capaz de:
OBJ1- Aplicar operações de separação a sistemas químicos e bioquímicos;
OBJ2 - Analisar o funcionamento de (bio)reatores;
OBJ3 - Avaliar os efeitos das condições operatórias no desempenho do (bio)reatores;
OBJ4 - Simular as reações em plataforma computacional;
OBJ5 - Selecionar e aplicar técnicas de preparação de amostras envolvendo os conceitos de Química verde e métricas verdes;
OBJ6 - Executar métodos físicos e químicos para a separação, análise e caracterização de bioprodutos;
OBJ7 - Avaliar criticamente resultados.

CP1. Aplicações laboratoriais de tecnologias verdes;
CP2. Aplicações laboratoriais de (bio)reatores;
CP3. Aplicações laboratoriais de separação, análise e caracterização de bioprodutos;
CP4. Aplicações laboratoriais de biorrefinaria.

ECTS

5,5

Período

2º semestre

Responsável

Simone Morais

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

OB1- Reconhecer a importância das tecnologias verdes;
OB2- Aplicação de ferramentas para "Avaliação de Ciclo de Vida";
OB3- Análise holística das melhores técnicas verdes disponíveis;
OB4- Aplicação da legislação vigente relativamente às melhores técnicas verdes disponíveis;
OB5- Integrar soluções sustentáveis e simultaneamente económicas para a indústria.

CP1. Química verde e métricas verdes.
CP2. Análise de Ciclo de Vida.
CP3. Nanomateriais e nanotecnologias para a sustentabilidade ambiental.
Aplicações ambientais de nanomateriais:
-Tratamento de águas;
-Poluição atmosférica;
-remediação de solos.
CP4. Fitorremediação.
Estudo de casos de aplicações ambientais a diferentes grupos de poluentes.
CP5. Análise de legislação. Melhores Técnicas Disponíveis (Best Available Techniques (BAT)) para as áreas:
- Indústrias agro-alimentar, têxtil e farmacêutica;
- Bio- e organocatálise;
- Biomateriais;
- Eficiência energética;
- Tratamento, reciclagem e valorização de resíduos.

ECTS

5,5

Período

2º semestre

Responsável

Leonilde Cristina Morais

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

No final desta UC os alunos devem ter conhecimentos e competências fundamentais no domínio do tratamento de águas residuais e de emissões gasosas que lhes permitam responder aos seguintes objetivos:
OBJ1 - Compreender a importância do controlo da poluição numa perspetiva integrada, e o conceito de melhores tecnologias disponíveis.
OBJ2 - Compreender os diferentes processos de tratamento de emissões gasosas industriais e de águas residuais.
OBJ3 - Compreender a necessidade de tratamento e identificar os processos de tratamento adequados.
OBJ4 - Selecionar e dimensionar o equipamento adequado para a execução prática destes processos, tendo em vista o projeto de unidades de tratamento de emissões gasosas e de unidades de tratamento de águas residuais.

CP1 Medidas preventivas/tratamentos de fim de linha. Conceito de melhores tecnologias disponíveis
CP2 Emissões gasosas industriais: caracterização, monitorização e legislação mais relevante
CP3 Emissões gasosas industriais: tecnologias de redução
CP3.1 Controlo da emissão de partículas e sistemas de despoeiramento
CP3.2 Controlo de poluentes gasosos e processos de tratamento aplicáveis
CP3.3 Redução de compostos orgânicos voláteis
CP3.4 Redução da emissão de óxidos de enxofre e de azoto
CP4 Águas residuais: Parâmetros de qualidade e principal legislação
CP5 Tratamento de águas residuais
CP5.1Tratamentos preliminares (gradagem, equalização, desarenamento e remoção de gorduras)
CP5.2 Tratamentos primários (coagulação-floculação, sedimentação, flotação)
CP5.3 Tratamentos secundários (lamas ativada, lagunagem, discos biológicos, leitos percoladores)
CP5.4 Tratamentos terciários (desinfeção, remoção de nutrientes)
CP5.5 Tratamentos avançados (POA, carvão ativado)
CP5.6 Tratamento de lamas

ECTS

6

Período

1º semestre

Responsável

Margarida Ribeiro

Teórica

1 hora

Teórico-prática

3 horas

Esta unidade curricular fornece os conhecimentos e competências fundamentais sobre o funcionamento das biorrefinarias, em particular: Conceito de biorrefinaria; Matéria-prima para biorrefinarias; Processos nas biorrefinarias e Produtos obtidos das biorrefinarias.
Com a frequência e aprovação a esta unidade curricular os estudantes são capazes de:
O1 - Identificar e conhecer o conceito de biorrefinaria, as matérias-primas utilizadas, os processos utilizados e produtos obtidos nas biorrefinarias;
O2 - Identificar e conhecer os diferentes equipamentos usados nestas tecnologias;
O3 - Perceber e avaliar o efeito das variáveis operatórias no rendimento do bioprocesso;
O4 - Selecionar as soluções técnicas mais apropriadas para a obtenção de um bioproduto;
O5 - Dimensionar o processo (matérias primas necessárias, produtos obtidos) e selecionar o equipamento adequado para a concretização da biorrefinaria.

CP1 - Introdução (conceito. Matéria Prima e Processos)
CP2 - Biorrefinarias como fontes de produtos Químicos (Processos químicos, biológicos e termoquímicos para produção de produtos químicos - descrição dos processos, variáveis fundamentais e equipamento)
CP3 - A biorrefinaria como fonte de combustíveis (Processos químicos, biológicos e termoquímicos para produção de biocombustíveis - descrição dos processos, variáveis fundamentais e equipamento)
CP3.1 - Processos químicos - produção de biodiesel
CP3.2 - Processos fermentativos (aeróbio - produção de bioetanol; e anaeróbio - produção de biogás)
CP3.3 - Processos termoquímicos (gasificação produção de gás de síntese e pirólise produção de bio-óleo e sólidos carbonizados)

ECTS

6

Período

1º semestre

Responsável

Luís Manuel Silva

Teórica

1 hora

Teórico-prática

3 horas

O1-Identificar matérias-primas renováveis e potenciais produtos que possam vir a ser produzidos por rota bioquímica
O2-Reconhecer a mais-valia na biotecnologia com significativa redução de resíduos, poupança energética e económica e consequente redução do impacto ambiental
O3-Identificar potencial incremento na capacidade produtiva através da melhoria de estirpes usadas em processos fermentativos.
O4-Descrever processos biotecnológicos em indústrias química de base, agroalimentar, farmacêutica e energia.
O5-Aplicar uma metodologia que estime os impactos económico, social e ambiental de um processo biotecnológico.
O6-Desenvolver competências de contexto como sejam capacidade de análise e síntese, redação em língua inglesa, trabalho em equipa, comunicação eficaz e pensamento criativo.

1-Biotecnologia industrial
1.1-Impulsionadores do mercado
1.2-Matérias-primas na indústria da biotecnologia
1.3-Produtos metabólicos
2-Enzimas industriais
2.1-Tecnologia na produção de enzimas
2.2-Melhoria de estirpes
2.3-Aplicações industriais de enzimas
2.4-Cenário do mercado global das enzimas
3-Biotecnologia industrial nas indústrias química e farmacêutica
3.1-Processos biocatalíticos: perspectivas científicas e tecnológicas
3.2-Processos biocatalíticos: perspetivas comercial e de negócios
3.3-Produção de ácidos orgânicos
3.4-Biotecnologia branca em biotensioativos
4-Indústria agro-alimentar
4.1-Aplicações na indústria alimentar
4.2-Aplicações em alimentos e rações
5-Aspetos ambientais e económicos da biotecnologia industrial
5.1-Metodologia
5.2-Resultados globais
5.3-Conclusões

ECTS

5,5

Período

1º semestre

Responsável

Carlos J. Pereira Freitas

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

O objetivo principal é formar empreendedores capazes de liderar negócios, seja por conta própria, seja integrados numa organização. A par deste objetivo, a UC contribuirá para que o formando adquira e aplique conhecimento na área de gestão. Simultaneamente treina o trabalho em equipa e a comunicação dado que praticam o desenvolvimento do Plano de Negócios em grupo
No final os estudantes serão capazes de:
O1 - Desenvolver competências de empreendedorismo e liderança de projetos empresariais
O2 - Desenvolver competências ao nível da inovação empresarial
O3 - Desenvolver competências de gestão nas áreas do marketing e estratégia empresarial
O4 - Desenvolver competências para implementar estratégias de valorização económica da transferência de tecnologia
O5 - Desenvolver competências para transformar as ideias de negócio e tecnologias em projetos empresariais
O6 - Reconhecer as principais fontes disponíveis para o financiamento de um projeto
O7 - Desenvolver competências que permitam elaborar e apresentar um Plano de Negócios
O8 - Fomentar a aproximação a instituições de apoio à inovação e à criação de startups

P1. Empreendedorismo e Desenvolvimento de Negócios
> Milestone 1 - Business Plan: Desenvolvimento da Ideia de Negócio no Modelo
Canvas e Apresentação da Ideia de Negócio no formato Elevator Pitch
P2. Estratégia Empresarial e Planeamento de Marketing
P3. Plano de Marketing
> Milestone 2 - Business Plan: Apresentação/defesa do Plano de Marketing
P4. Gestão da Inovação
P5 - Análise e Avaliação de um Projeto de Investimento
P6 - Financiamento de Novos Negócios
P7 - Propriedade Intelectual, Transferência e Comercialização de Tecnologia
P8 - Elaboração de um Plano de Negócios
> Milestone 3 - Business Plan: Apresentação/defesa do Plano de Negócios Integral
Nota: o plano semanal de aulas está definido no documento PUC - Planeamento da Unidade Curricular (disponível na plataforma Moodle)

ECTS

5,5

Período

1º semestre

Responsável

José Carlos de Sá

Teórica

1 hora

Teórico-prática

2 horas

Assegurar aos alunos, o conhecimento, a capacidade de compreensão e de aplicação dos conceitos, modelos e instrumentos dos princípios básicos da qualidade e melhoria contínua das organizações em geral, sensibilizando-os para as atuais exigências duma perspectiva integradora e multidisciplinar.
Conhecer e saber:
OB1 - A gestão da qualidade nas organizações;
OB2 - Identificar e resolver problemas;
OB3 - Quais as ferramentas e metodologias a utilizar em diversos contextos;
OB4 - Sistemas de gestão de excelência;
OB5 - Promover a melhoria contínua.

CP1 - Sistemas de Gestão da Qualidade nas organizações
CP2 - Ferramentas da Qualidade
CP3 - Controlo Estatístico da Qualidade
CP4 - Planos de Aceitação por Amostragem
CP5 - FMEA (Failure Mode and Effect Analysis)
CP5 - Gestão Lean
CP6 - Metodologia Seis Sigma
CP7 - EFQM (European Foundation for Quality Management)

ECTS

7

Período

1º semestre

Responsável

Maria Madalena Freitas

Teórica

1 hora

Prática laboratorial

2 horas

Com a frequência e aprovação a esta unidade curricular os estudantes são capazes de:
O1 - Desenvolver o projeto preliminar de unidades industriais
O2 - Avaliar a utilização de energia, o impacte ambiental e o controlo de qualidade do processo proposto

CP1 - Projeto em Engenharia
CP2 - Conceção e definição do Processo
CP3 - Especificação das matérias-primas e dos produtos
CP4 - Balanços de massa e de energia
CP5 - Diagramas de processo e diagramas P&I
CP6 - Dimensionamento
CP7 - Equipamento e materiais de construção
CP8 - Necessidade de utilidades
CP9 - Estimativa de custos de equipamentos
CP10 - Implantação da unidade
CP11 - Procedimentos legais para a concretização de um projeto
CP12 - Realização de um projeto de uma instalação industrial que envolva a implementação das tecnologias abordadas ao longo do curso. O projeto inclui o dimensionamento do equipamento principal (reação, transporte de fluidos, calor e separação) da unidade, considerações sobre o impacte ambiental e o controlo de qualidade do processo proposto.

ECTS

30

Período

2º semestre

Responsável

Simone Morais

Orientação tutorial

1 hora

OB1- Interpretação do(s) problema(s) a resolver no âmbito da dissertação/Estágio.
OB2- Pesquisa e elaboração da monografia de suporte ao trabalho de dissertação/Estágio de Mestrado.
OB3- Desenvolvimento de trabalho inovador que visa conferir ao aluno capacidade criativa, capacidade crítica e autonomia de forma a poder selecionar as abordagens mais adequadas para solucionar o(s) problema(s) proposto(s), a poder gerir e orientar a execução de projetos, e a poder gerir e orientar trabalhos de desenvolvimento de produtos e processos.

De acordo com o enunciado do tema aprovado pelo RUC e aceite pelo estudante, pelo Orientador (do ISEP), Coorientador (quando aplicável) e pelo Supervisor da empresa/instituição onde a dissertação/Estágio decorrer (quando aplicável).
CP1- Temas relevantes na área da Engenharia dos Biorrecursos.
CP2- Trabalho, projeto ou estágio no âmbito da Engenharia dos Biorrecursos.