Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Bioprocessos industriais envolvendo o uso de enzimas, células microbianas e células de vegetais e de animais: Histórico e Evolução. Cinética das reações enzimáticas; catálise enzimática aplicada; metabolismo microbiano; estequiometria e cinética de processos fermentativos; reatores biológicos aplicados a processos fermentativos; esterilização dos equipamentos, dos meios de fermentação e do ar, aeração e agitação de misturas e processos de recuperação dos produtos da fermentação.

JUSTIFICATIVA

A presente disciplina possibilita a formação de um profissional com conhecimento multidisciplinar abrangendo a área de reações bioquímicas, conhecimento de reatores com diferentes configurações, além de conceitos básicos quanto a dimensionamento de equipamentos essenciais a Tecnologia de Bioprocessos. Neste sentido, o profissional formado em Biotecnologia, através desta disciplina, terá a oportunidade de se aprofundar em temas emergentes como processos envolvendo células animais, engenharia enzimática e processos fermentativos.

OBJETIVO

PROGRAMA

Capítulo 1- Introdução à Biotecnologia

1.1. Conceitos fundamentais.

1.2. Histórico e evolução.

1.3. A biotecnologia industrial.

1.4. Produtos e mercados da biotecnologia industrial.

1.5. A biotecnologia e a indústria de bioprocessos.

1.6. Aplicação da biotecnologia na síntese de produtos pela ação enzimática, microbiana e através de células animais e vegetais.

1.7. Características principais dos bioprocessos

1.8. Perspectivas futuras da biotecnologia.

1.9. Aspectos ambientais

Capítulo 2- Enzimas e reações enzimáticas

2.1. Conceitos bioquímicos sobre proteínas e enzimas.

2.2. Comparação entre enzimas e catalisadores sintéticos.

2.3. Características das reações enzimáticas.

2.4. Cinética das reações enzimáticas.

2.5. Influência da concentração da enzima ou atividade sobre a taxa da reação.

2.6. Influência da concentração de substrato sobre a taxa das reações catalisadas por enzimas.

2.7. Inibição enzimática: inibição pelo substrato, competitiva, não competitiva e acompetitiva.

2.8. Influência dos fatores temperatura e ph agitação e solventes na atividade e estabilidade das enzimas.

Capítulo 3- Produção e aplicação de enzimas

3.1. Produção de enzimas a partir de animais, vegetais e de microrganismos.

3.2. Processos de produção de enzimas.

3.3. Processos de purificação de enzimas.

3.4. Aplicações da catálise enzimática.

3.5. Imobilização de enzimas.

3.6. Cinética das reações catalisadas por enzimas imobilizadas.

Capítulo 4- Processos fermentativos

4.1. Processos em batelada, batelada alimentada e contínuo.

4.2. Tipos de reatores bioquímicos (tanque agitado, airlift, leito fixo e fluidizado).

4.3. Processos fermentativos em reatores PFR.

4.4. Processos fermentativos com um reator CSTR sem e com reciclo; e com mais de um reator CSTR em série.

4.5. Comparação do desempenho de reatores em função da cinética do processo.

4.6. Reatores para processos enzimáticos.

4.7. Reatores específicos para cultivo de células animais e vegetais.

4.8. Simulação de processos fermentativos.

Capítulo 5- Esterilização do equipamento, do mosto e do ar

5.1. Necessidades e objetivos da esterilização em pequena e larga escala

5.2. Agentes de esterilização do equipamento e dos mostos.

5.3. Cinética da esterilização pelo calor seco e úmido.

5.4. Quimioesterilização dos equipamentos.

5.5. Esterilização do ar.

Capítulo 6- Agitação e transferência de oxigênio em sistemas biológicos

6.1. Transferência de massa em sistemas biológicos.

6.2. Determinação de taxas de transferência de oxigênio.

6.3. Fatores que interferem no coeficiente de transferência de oxigênio.

6.4. Agitação mecânica e aeração em reatores biológicos.

6.5. Reatores aerados e agitados por processos pneumáticos.

6.6. Correlações de transferência de oxigênio para reatores biológico.

Capítulo 7- Recuperação dos produtos de fermentação

7.1. Importância dos processos de separação e purificação na bioquímica industrial.

7.2. Recuperação de particulados.

7.3. Isolamento de produtos.

7.4. Separação por precipitação, cromatografia e pelo uso de membranas.

METODOLOGIA

A disciplina será ministrada presencialmente, as terças-feiras das 14:00 as 16:50 h. A disciplina será apresentada utilizando-se como técnicas de ensino: exposição oral, utilizando como recurso didático quadro e giz, como recurso audiovisual data-show (Power Point) e vídeos. Nesta disciplina está previsto o desenvolvimento de seminários pelos alunos utilizando como recurso de exposição data-show. O material didático fornecido pela Professora será disponibilizado via Plataforma Teams (será usado o recurso do Moodle se houver algum problema no decorrer do período relacionada a Plataforma Teams). Atividades Remotas empregadas serão por algumas aulas assíncronas disponibilizadas via Teams como material complementar para melhor entendimento do conteúdo e por resolução de listas de exercícios (deverão ser realizadas pelos alunos e entregues em data previamente definida pela professora). Haverá atendimento semanal aos(às) alunos(as) as quartas-feiras de 10:00 as 11:00 h. Importante ressaltar, que o cronograma poderá ser ajustado, de acordo com a necessidade, desenvolvimento do conteúdo e demais atividades acadêmicas.

AVALIAÇÃO

Provas (individuais e sem consulta) = 75% dos pontos; 2 Provas (100 pontos/cada)

Listas de Exercícios (indivudual)= 10% pontos

Seminários em grupo= 15% pontos

Datas das provas:

08/11/2022 (1ª Avaliação)

10/01/2023 (2ª Avaliação)

17/01/2023 (Sub Avaliações)

31/01/2023 (Prova de Recuperação/Provão)

Datas Seminários:

24/01/2023

Listas de Exercícios

Lançamento L1 (Lista 1): 10/10/2022- Entrega: 01/11/2022

Lançamento L2 (Lista 2): 01/12/2022- Entrega: 10/01/2023

OBSERVAÇÕES:

1. O aluno que não comparecer a uma das duas provas aplicadas ao longo do período, somente poderá fazer a avaliação correspondente mediante a solicitação deferida pela coordenação do curso e será aplicada ao final do período (última semana de aulas do período).

2. Terá nota zero, o aluno que apresentar atividades de participação e prova em que for verificada cópia, seja a fonte de colegas, de livros, internet etc.

3. É proibido o uso de calculadoras programáveis ou celulares durante as provas

4. As notas de cada avaliação serão lançadas em até 8 dias úteis

5. As vistas de provas serão marcadas com as turmas em até uma semana após a divulgação das notas de cada avaliação não sendo realizadas após as datas agendadas.

6. O atraso na entrega das listas de exercícios implicará na perda de 10% do valor por dia de atraso.

7. O controle da falta na disciplina é de responsabilidade do discente.

8. Visando promover a recuperação de alunos(as) com menor rendimento, discentes que não alcançarem a pontuação mínima de 60 pontos (NF ≤ 60) e com 75% de frequência na disciplina para aprovação na disciplina terão direito a fazer a Prova de Recuperação (PR), que será realizada no dia 24/01/2023. O conteúdo da Prova de Recuperação será sobre todo o conteúdo da disciplina. Para fins de cálculo, a nova nota final 2 (NOTA FINAL2) será obtida pela média aritmética da NOTA FINAL no período e a Nota na Prova de Recuperação:

Se N_F2 = (N_F+N_PR)/2 ≥ 60 ⇒ Aprovado(a).

Se N_F2 < 60 ⇒ Reprovado(a).

BIBLIOGRAFIA

Básica

BORZANI, W., SCHMIDELL, W; LIMA, U. A.; AQUARONE. Biotecnologia industrial. São Paulo: Edgard Bluncher, 2001.v.1, 2 , 3, 4.

CLARKE, K. Bioprocess Engineering. 1. ed. Woodhead Publishing. 2013.

KATOH, S.; YOSHIDA, F. Biochemical Engineering: A Textbook for Engineers, Chemists and Biologists. Wiley-VCH. 2009.

Complementar

LEVENSPIEL, O. Engenharia das Reações Químicas. Editora Blucher. 3ª Edição. 2015.

DUTTA, R. Fundamentals of Biochemical Engineering. Springer, India. 2008

NAJAFPOUR, G. D. Biochemical Engineering and Biotechnology. 1. ed. Elsevier. 2006.

STANBURY, P. F.; WHITAKER, A.; HALL, S. J. Principles of Fermentation Technology. Elsevier, 2003.

SHULER, MICHAEL L.; FIKRET, K. Bioprocesss engineering: basic concepts. Michael L. Shuler, Fikret Kargi. 2. ed. – Upper Saddle River: Prentice-Hall, 2002.

CLARK, D.S.; BLANCH, H.W. Biochemical engineering. Nova York:Marcel Deller, Inc. 1997.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Patricia Angelica Vieira, Professor(a) do Magistério Superior, em 28/09/2022, às 15:35, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3958143 e o código CRC D182B84E.

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