Pretende-se que no final desta unidade curricular o aluno deva ser capaz de:
1-descrever mecanismo de Michaelis-Menten e deduzir lei de velocidade em função da temperatura.
2-distinguir diferentes tipos de inibição enzimática.
3-discutir as etapas de crescimento celular e respetivas leis usadas para a sua descrição.
4-escrever balanços de massa em células, substratos e produtos em bioreatores para dimensionar quimióstatos e representar trajetórias concentração-tempo em reatores por partidas.
5-selecionar o processo de separação sólido-líquido conforme o fim a que se destinam bolo e filtrado.
6-dimensionar unidades de filtração, sedimentação e centrifugação.
7-selecionar o método de desintegração celular com base em critérios operacionais.
8-descrever o método de produção da penicilina.
9-identificar tipos de antibióticos e sua atuação
10-simular o processo de fermentação do fermento de padeiro pela técnica fed-batch.
11-descrever os processos microbiológicos empregues na bioremediação
12-definir biorrefinaria ilustrando com alguns exemplos
13-enumerar as vantagens da biorrefinaria
14-classificar biorrefinarias em termos de uma hierarquia geracional

1 Biotecnologia: enquadramento e justificação (1/15)
2 Biocatálise e bioreatores (3/15)
2.1 Crescimento celular: fases
2.2 Fase de crescimento exponencial; tempo de duplicação
2.3 Tecnologia da fermentação
2.4 Tipos de bioreatores
2.5 Quimióstatos e turbidóstatos
2.6 Balanços à biomassa, substrato limitante e produto
2.7 Reatores fed-batch
3 Processos a jusante (4/15)
3.1 Enquadramento e importância
3.2 Filtração: tipos e equipamentos
3.3 Teoria de filtração
3.4 Centrifugação
3.5 Força e aceleração centrífugas
3.6 Fator sigma e scale-up
3.7 Desintegração celular
3.8 Métodos de desintegração e critérios de escolha
3.9 Rendimento de desintegração
3.10 Moinhos de bolas e homogeneizador a alta pressão
4 Biotecnologia microbiana (3/15)
4.1 Reino dos seres vivos: procariontes e eucariontes
4.2 Produção de antibióticos e sua ação
5 Biorremediação (2/15)
5.1 Princípios da bioremediação
6 Biorefinarias (2/15)
6.1 Tipos de Biomassa
6.2 Princípios das biorefinarias
6.3 Sistemas de biorrefinarias

O estudante deverá ser capaz de compreender a terminologia usada em Biologia e nos processos metabólicos associados.
Assim, o estudante deverá:
OBJ1. Compreender a semelhança existente ao nível das estruturas e dos processos comuns a todos os organismos, através do estudo das características bioquímicas e celulares universais;
OBJ2. Enunciar as características e funções dos organelos em células eucariotas;
OBJ3. Compreender a especificidade da célula vegetal;
OBJ4. Identificar quais as moléculas que contêm a informação para a construção das células e como se expressa e transmite essa informação;
OBJ5. Compreender os processos utilizados para a obtenção de energia, imprescindível à manutenção da integridade celular;
OBJ6. Explicar e ser capaz de aplicar e relacionar conceitos da biologia celular, reprodução e hereditariedade, evolução biológica e sistemática.

CP1. Composição e organização da célula
CP1.1. Organização molecular da célula
CP1.2. A célula como unidade de vida
CP1.3. Membranas biológicas: estrutura, composição e transporte membranar
CP1.4. O núcleo
CP1.4.1. Organização, cromossomas e cromatina.
CP1.4.2. Replicação do DNA genómico
CP1.5. Retículos, ribossomas
CP1.6. Biossíntese de proteínas e regulação da expressão genética em procariotas
CP1.7. Citoesqueleto
CP1.8. Complexo de Golgi, lisossomas e peroxissomas
CP1.9. Mitocôndrias
CP1.10. A célula vegetal
CP2. Energética da célula
CP2.1. Energia e metabolismo
CP2.2. Reações produtoras de energia: glicólise, fermentações, ciclo de Krebs e cadeia respiratória
CP2.3. Fotossíntese
CP3. Reprodução e hereditariedade
CP3.1. Ciclo celular em células procariotas e eucariotas
CP3.2. Noções básicas de hereditariedade
CP4. Noções de evolução e Sistemática

O estudante deverá ser capaz de compreender a terminologia usada em bioquímica bem como os principais conceitos de bioquímica e respetiva aplicação em Biorrecursos.
Assim, o estudante deverá:
OBJ1. Reconhecer e descrever a estrutura e as propriedades das biomoléculas
OBJ2. Correlacionar a estrutura e composição das biomoléculas com as respetivas funções nos seres vivos
OBJ3. Identificar e descrever os princípios básicos da enzimologia e mecanismos enzimáticos e suas aplicações
OBJ4. Dominar os conceitos básicos sobre reações produtoras de energia e metabolismo biossintético

CP1. BIOMOLÉCULAS (composição, estrutura e funções)
CP1.1. Glúcidos: monossacáridos, oligossacáridos e polissacáridos.
CP1.2. Lípidos: ácidos gordos, acilgliceróis, fosfolípidos, esteróis e vitaminas lipossolúveis.
CP1.3. Proteínas: aminoácidos, estrutura proteica e desnaturação proteica.
CP1.4. Enzimas: classificação, mecanismo de ação, cinética, inibição e aplicações industriais.
CP1.5. Nucleótidos e ácidos nucleicos: diferentes tipos de nucleótidos; DNA e RNA.

CP2. METABOLISMO
CP2.1. Breve revisão sobre glicólise, fermentação, ciclo de Krebs e respiração aeróbia.
CP2.2. Respiração anaeróbia, oxidação de compostos inorgânicos e de ácidos gordos saturados.
CP2.3. Conceitos gerais sobre metabolismo biossintético: gluconeogénese, biossíntese de ácidos gordos, fosfolípidos e aminoácidos.

1 - Reconhecer e distinguir as diferentes classes de materiais com base nas suas características e aplicações;
2 - Reconhecer e distinguir a estrutura química e física de diferentes tipos de materiais;
3 - Estabelecer relações entre a estrutura física e química e o comportamento macroscópico dos materiais;
4 - Relacionar as propriedades físicas e químicas dos materiais com as suas aplicações correntes;
5 - Reconhecer as vantagens e desvantagens da utilização de materiais naturais.

1. Introdução à ciência dos materiais
1.1. História do materiais
1.2. Grupos de materiais
1.3. Vantagens e desvantagens dos materiais naturais

2. Ligação química
2.1. Materiais moleculares e covalentes
2.2. Materiais metálicos
2.3. Materiais cerâmicos

3. Estado cristalino
3.1. Células unitárias
3.2. Polimorfismo e alotropia
3.3. Solidificação homogénea e heterogénea

4. Diagramas de fases
4.1. Reações invariantes
4.2. Aspetos qualitativos e quantitativos

5. Propriedades mecânicas
5.1. Deformação elástica e plástica
5.2. Ensaios mecânicos (tração, compressão, flexão, dureza e impacto)

6. Polímeros
6.1. Polímeros sintéticos, artificiais e naturais
6.2. Noções básicas de processamento de polímeros
6.3. Envelhecimento de materiais poliméricos (termo-oxidação, foto-oxidação e biodegradação)

7. Materiais naturais e suas aplicações
7.1. Materiais vegetais - madeira
7.2. Materiais animais - couro
7.3. Fibras animais e vegetais
7.4. Outros materiais - trabalhos de pesquisa dos estudantes

Com esta UC pretendemos que os alunos:
- Compreendam a importância da comunicação eficaz;
- Gerir conflitos através da assertividade;
- Compreendam a relação entre os diferentes estilos de liderança e os diferentes padrões motivacionais das equipas de trabalho;
- Identifiquem as principais características de funcionamento de uma equipa, a sua estrutura e as suas dinâmicas;
- Destaquem qualidades e conhecimentos profissionais e pessoais;
- Identifiquem oportunidades de negócio e
- Identifiquem problemas éticos nos grupos e nas organizações.

1. Comunicação e Relacionamento Interpessoal
1.1. Estilos de comunicação - Comp. Assertivo
1.2. Comunicação Empresarial: Comunicação Formal e Informal
1.3. Gestão de Conflitos
2. Liderança
2.1. Papel do líder
2.2. Estilos de liderança: Autocrática, Participativa, Laissez-Faire e Liberal
2.3. Impacto dos estilos de liderança no grupo
2.4. Modelo de liderança de Blake e Mouton
2.5. Modelo de liderança Situacional de Hersey e Blanchard
2.6. Liderança Transacional e liderança Transformacional
3. Equipas de Trabalho
3.1. A equipa eficaz - características
3.2. Modelo de Tuckman - Fases de 1 equipa eficaz
4. Comportamento individual na organização
4.1. Auto-conhecimento: Consciência do seu próprio conhecimento, competências, habilidades e atitudes - Balanço de competências
4.2. Gestão proativa de carreira
4.2.1. Marketing pessoal
4.2.2. Treino de entrevistas de emprego
5. Empreendedorismo
5.1. Principais desafios dos empreendedores
5.2. Boas razões para ser um empreendedor

No final desta unidade curricular, o estudante deve:
- ter adquirido competências pessoais e de trabalho no seio de uma organização;
- ter aplicado conceitos adquiridos no curso, no desenvolvimento das actividades que lhe foram propostas;
- ser capaz de planificar o seu trabalho, estabelecer metas, e concretizá-las nos prazos definidos, trabalhando em equipa;
- ser capaz de aplicar a formação adquirida de forma profissional.

Durante o período lectivo, o estudante realiza um estágio individual em contexto real de trabalho (preferencialmente numa empresa ou outra organização externa).
O tema de cada estágio é validado, previamente, em função da sua adequabilidade para a formação do estudante.

A unidade curricular visa fornecer aos alunos a capacidade de:
1) Identificar, recolher e descrever dados, de populações e de amostras relacionadas com Biorrecursos;
2) Calcular probabilidades;
3) Utilizar distribuições;
4) Estimar parâmetros em modelos estatísticos relacionados com Biorrecursos;
5) Tomar decisões baseadas em testes de hipóteses;
6) Utilizar regressão linear para relacionar variáveis de modelos estatísticos em Biorrecursos.
7) Aplicar conceitos e metodologias de Estatística a problemas práticos de Biorrecursos.

I. Estatística descritiva
II. Probabilidades
III. Distribuições de probabilidades
IV. Amostras e distribuições amostrais
V. Estimação de Parâmetros
VI. Testes de Hipóteses
VII. Regressão linear

OB1 - Consolidar e aprofundar os conceitos e princípios fundamentais da mecânica clássica. Reforçar estes conhecimentos mediante aplicações ao mundo real, em particular dos biorrecursos, e incentivar a interligação entre matérias.
OB2 - Desenvolver o pensamento científico, incluindo espírito crítico e competências variadas com vista à preparação dos alunos para lidarem com novos problemas que envolvam a mobilização dos conhecimentos, a sua interpretação e aplicação prática.
OB3 - Consolidar os conceitos envolvidos nas áreas abordadas ao longo da unidade curricular: Análise dimensional, Leis de Newton e descrição do Movimento; Leis de Conservação e Rotação de um corpo rígido.
OB4 - Utilizar diferentes modelos de representação da realidade e a sua ligação com alguns conceitos matemáticos.

1. Grandezas físicas, unidades e dimensões
1.1. Sistemas de unidades
1.2. O Sistema Internacional de unidades
1.3. Outros sistemas de unidades
1.4. Dimensões
2. Cinemática da Partícula
2.1. Movimento rectilíneo
2.1.1. A descrição do movimento
2.1.2. Velocidades média e instantânea
2.1.3. Acelerações média e instantânea
2.2. Movimentos curvilíneos no plano
3. Dinâmica da Partícula
3.1. Quantidade de movimento
3.2. Leis de Newton
3.3. Impulso de uma força
3.4. Forças gravítica, electromagnética, nuclear forte e nuclear fraca; Forças de contacto
4. Trabalho e Energia
4.1. Trabalho
4.2. Energias cinética e potencial
4.3. Forças conservativas e não-conservativas
4.4. Conservação de Energia
5. Sistemas de partículas
5.1. Centro de massa
5.2. Movimento do centro de massa
5.3. Momento linear e angular
5.4. Energia do sistema de partículas
5.5. Colisões
6. Dinâmica do Sólido
6.1. Corpo rígido
6.2. Movimento de um corpo rígido
6.3. Corpos que rolam sem deslizar
6.4. Dinâmica de rotação

OBJ1 - Conversão de unidades: aplicar os fatores de conversão que relacionam uma grandeza física nas diferentes unidades.

OBJ2 - Distinguir entre gás ideal e real aplicando a equação constitutiva que descreve melhor o seu comportamento;Estado critico; comportamento de misturas gasosas.

OBJ3- Analisar graus de liberdade de um sistema. Regra das fases. Formular e resolver balanços materiais aplicando o princípio de conservação da massa. Aplicar a estequiometria nos balanços com reação química.

OBJ4 - Interpretar diagrama de fases para uma substância pura e para misturas binárias. Regra da alavanca. Utilizar relações de equilíbrio para avaliar composições de fases em equilíbrio.

OBJ5 - Análise de bioprocessos industriais mais relevantes, relativamente às propriedades das substâncias e aos processos físicos e químicos envolvidos.

CP1- Introdução aos Bioprocessos (1/15)
1.1 - Enquadramento da disciplina
1.2 - Exemplos de Bioprocessos

CP2- Conversão de unidades (1/15)

CP3- Comportamento de gases (3/15)
3.1- Gases Ideais
3.2- Misturas gasosas ideais
3.3- Gases reais. Equação de van der Waals
3.4- Estado crítico
3.5- Fator de compressibilidade. Equação de estado generalizada.
3.6- Misturas gasosas reais

CP4- Balanços de massa (5/15)
4.1 - Principio de conservação da massa
4.2- Balanços de matéria em operações físicas de separação
4.3- Reciclo e curto-circuito
4.4- Balanços de massa com reacção química: grau de conversão e
extensão da reacção.

CP5- Equilibrio de fases (5/15)
5.1- Introdução
5.2- Regra das fases. Diagrama de fases para uma substância pura
5.3- Equilibrio liquido-vapor. Pressão de vapor de uma substância pura:tabelas e equações empíricas
5.4- Pressão de vapor de misturas de líquidos imiscíveis e miscíveis.
5.5- Diagramas de equilíbrio para misturas binárias.Aplicação da regra da alavanca.

Esta UC visa habilitar e capacitar os estudantes a projetar e implementar práticas empresariais e industriais, bem como metodologias e tecnologias para a avaliação e melhoria de processos e operações em organizações industriais e de serviços. O enfoque será, em particular, no setor dos biorrecursos, promovendo abordagens inovadoras e sustentáveis para a melhorar a cadeia de valor dos bioprodutos.
Considera-se os seguintes objetivos específicos:
OBJ1 - Identificar e aplicar práticas e estratégias empresariais adaptadas ao setor dos biorrecursos.
OBJ2 - Compreender o papel da Gestão Industrial e explorar tendências de bioinspiração na indústria.
OBJ3 - Conceber e estruturar a digitalização de processos para melhorar a eficiência operacional.
OBJ4 - Identificar e aplicar técnicas de marketing orientadas aos bioprodutos.
OBJ5 - Interpretar e dominar metodologias de gestão de projetos.
OBJ6 - Aplicar ferramentas do pensamento Lean para a redução de desperdícios e melhoria contínua.
OBJ7 - Desenvolver e adotar estratégias de produção financeiramente sustentáveis e operacionalmente eficientes.
OBJ8 - Aplicar métodos de previsão para melhorar a tomada de decisão e o planeamento operacional.

CP1 - Estratégia Empresarial
CP2 - Gestão Industrial
CP3 - Digitalização de Processos
CP4 - Marketing
CP5 - Gestão de Projetos
CP6 - Pensamento Lean
CP7 - Gestão da Produção
CP8 - Métodos de Previsão

Esta unidade curricular visa proporcionar conhecimentos estruturantes na área dos Biorrecursos, em especial os múltiplos Biorrecursos naturais de Portugal e da importância da Química Verde e Química Ambiental como uma ferramenta para o desenvolvimento sustentável. Outro objetivo é proporcionar aos alunos o conhecimento teórico necessário para a compreensão dos princípios fundamentais de sustentabilidade e aproveitamento racional dos Biorrecursos no desenvolvimento de produtos e dos processos químicos e bioquímicos, com o objetivo de reduzir ou eliminar os impactos ambientais negativos.

Pretende-se que os alunos adquiram competências que lhes permitam, no final da unidade curricular, serem capazes de:

OB1 - Reconhecer a importância dos Biorrecursos na sociedade contemporânea;
OB2 - Compreender os conceitos gerais e métodos em Ecologia;
OB3 - Identificar e compreender as formas de interação dos organismos com o ambiente físico e biológico;
OB4 - Compreender os processos ecológicos no seu todo, a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas a nível local, regional e global;
OB5 - Compreender os ciclos biogeoquímicos do C, N, P, ...;
OB6 - Compreender os conceitos básicos da Química Ambiental;
OB7 - Reconhecer a importância da Química Verde como ferramenta para o desenvolvimento sustentável.

Teóricas (T)

CP1. Recursos naturais e Biorrecursos (4 semanas);
1.1 Biorrecursos renováveis;
1.2 Utilização sustentável dos Biorrecursos;
1.3 Biorrecursos de Portugal;
1.4 Setores de colheita e/ou transformação da matéria-prima de base biológica;
CP2. Fundamentos de Ecologia (2 semanas):
2.1 Conceitos gerais;
2.2 Natureza dos Ecossistemas;
2.3 Funcionamento dos Ecossistemas;
2.4 Populações e Comunidades;
CP3. Ciclos biogeoquímicos (2 semanas);
4. Química ambiental (3 semanas);
4.1 Poluição e Tecnologia;
4.2 Saúde ambiental;
4.3 Micropoluentes;
CP5. Química verde e desenvolvimento sustentável (3 semanas);
CP6. Aplicações (1 semana);

Teórico-práticas (TP)

Realização de um trabalho de pesquisa em grupo, na área dos Biorrecursos. Apresentação e discussão dos referidos trabalhos.
Resolução de problemas sobre temas apresentados nas aulas T.
Estudo de casos.
Nesta disciplina poderão ainda incluir-se alguns seminários relacionados com os temas abordados.

O aluno deverá ser capaz de:
- utilizar e interpretar conceitos de rendimento, reagente limitante, pH,
espontaneidade da reacção, princípio de Le Chatelier, velocidade de reação e
força electromotriz (OB1);
- utilizar adequadamente o microscópio ótico, distinguir células animais de vegetais e utilizar e interpretar algumas técnicas de coloração (OB2);
- executar no laboratório com destreza, autonomia e espírito de grupo, o trabalho proposto nas áreas da química, biologia e ecologia, revelando experiência prática de manuseamento e utilização de material geral de laboratório (OB3);
- recuperar, reciclar e reduzir reagentes/produtos usados no laboratório (OB4);
- pesquisar, analisar, organizar e elaborar um relatório dos trabalhos experimentais (OB5);
- reconhecer e utilizar as boas práticas num laboratório químico e biológico (OB6);
- reconhecer e aplicar os conceitos de química e biologia à área dos biorrecursos (OB7).

Segurança em laboratórios. Material, equipamento e técnicas básicas num laboratório de química e biologia (CP1).
Aplicação de conceitos sobre relações periódicas entre os elementos, nomenclatura de química inorgânica, algarismos significativos e cálculos de concentração de soluções (CP2).
Trabalhos de química: preparação de soluções; estequiometria; determinação do pH de soluções; solução tampão, equilíbrio químico, cinética química (CP3).
Trabalhos de biologia: utilização de microscópio ótico; observação de células e seus organelos; técnicas de coloração; preparação e esterilização de material; quantificação de células de levedura em câmara de Neubauer, estudo da atividade de cloroplastos (CP4).
Trabalho de recuperação, reciclagem e redução de resíduos (CP5).
Trabalho de monitorização de um jardim vertical e de um processo de compostagem. Trabalho integrador (abordando conceitos de química, biologia e ecologia) (CP6).

Os estudantes devem ser capazes de:
Objetivo 1 (O1) - Desenvolver e executar procedimentos de preparação de amostras, aplicados aos biorrecursos.
Objetivo 2 (O2) - Desenvolver e executar procedimentos de análise quantitativa clássica e instrumental e síntese orgânica, aplicados aos biorrecursos.
Objetivo 3 (O3) - Utilizar ferramentas informáticas na pesquisa de informação técnica e no tratamento dos resultados experimentais.
Objetivo 4 (O4) - Expor oralmente trabalhos experimentais realizados.

Objetivos intermédios

Os estudantes devem ser capazes de:
- manusear material de uso geral e específico em laboratórios de Química Analítica e Química Orgânica e utilizar operações unitárias;
- descrever e aplicar procedimentos de preparação de amostras e a subsequente análise quantitativa;
- descrever e aplicar as etapas de um processo de síntese;
- interpretar criticamente os resultados experimentais e apresentar relatórios escritos dos trabalhos realizados e apresentar oralmente um destes trabalhos.

Objetivos Terminais
O aluno deverá ser capaz de:
- usar boas práticas de laboratório;
- saber decompor, separar e/ou purificar amostras;
- desenvolver e executar uma análise de uma amostra;
- desenvolver a síntese de um composto;
- integrar os conhecimentos adquiridos de modo a executar um procedimento experimental completo.

Trabalhos laboratoriais:
* Uso e verificação de instrumentos de medição de volumes.
* Análises clássicas (titulações de ácido-base, precipitação, complexação e oxidação-redução).
* Análises utilizando métodos instrumentais (espetrofotometria de ultravioleta/visível, turbidimetria, espetrometria de absorção atómica, cromatografia gasosa, cromatografia líquida, potenciometria e condutimetria).
* Sínteses de compostos orgânicos.

Desenvolver e aplicar conhecimentos e conceitos teóricos transversais ao ensino da Bioquímica, Microbiologia e Bioprocessos por atividades experimentais baseadas na quantificação, confirmação ou recolha de dados.
O aluno deverá ser capaz de:
PO1- Preparar e esterilizar material e meios de cultura;
PO2- Observar, isolar, quantificar e purificar microrganismos;
PO3- Aplicar técnicas de coloração de microrganismos;
PO4- Identificar microrganismos;
PO5- Traçar curvas de crescimento;
PO6- Análise de bioprocessos;
PO7- Produzir e caracterizar enzimas.
PO8- Analisar as principais biomoléculas
PO9- Aplicação a casos práticos na área dos biorrecursos.

T1- Preparação de meios de cultura;
T2- Técnicas de coloração de microrganismos;
T3- Observação, isolamento, quantificação e purificação de microrganismos;
T4- Análise bacteriológica de águas (indicadores de contaminação fecal).
T5- Visualização de endósporos por microscopia de fluorescência
T6- Reações coradas de proteínas
T7- Quantificação de proteínas pelo método de biureto
T8- Extracção de lípidos da gema do ovo e análise de colesterol.
T9- Curvas de crescimento de microrganismos
T10- Cinética enzimática variação da concentração do substrato
T11- Cinética enzimática variação da concentração do enzima
T12- Produção de iogurte
T13- Produção de chucrute
T14- Eletroforese de proteínas
T15- PCR (Polimerase Chain Reaction)
T16- Obtenção de açucares redutores da celulose utilizando celulases de Aspergillus sp.
T17- Teste de inibição de uma microalga com determinação da CE50

No fim da unidade curricular os alunos devem saber aplicar as noções teóricas de balanços de energia e massa, processos unitários para que a partir de materiais biológicos renováveis possam ser transformados química e/ou fisicamente em produtos de mais valia.
- Desenvolver capacidades intelectuais e técnicas para aplicar em experiências à escala laboratorial, os conhecimentos teóricos adquiridos.
- Pesquisa bibliográfica para a realização dos trabalhos laboratoriais e respetivos relatórios.
- Organizar a recolha de dados e interpretar resultados obtidos.
- Apresentar o trabalho experimental na forma oral e escrita.
- Desenvolver a capacidade de trabalho em equipa.

As aulas laboratoriais estão divididas em 3 áreas: transferência de massa e de energia e produtos naturais. Nesta ultima área vai-se determinar a pegada de carbono da extração de óleo. Cada área terá cerca de 5 semanas.
Os trabalhos de transferência de massa, são:
- Equilíbrio líquido-vapor em soluções ideais
- Curva de solubilidade do sistema ternário água-acetona-acetato de etilo
- Linhas de ligação e linha conjugada do sistema ternário água-ácido acético-éter isopropílico
- Difusividade de líquidos voláteis no ar
Os trabalhos de transferência de energia, são:
- Perda de carga no interior de tubos
- Transferência de calor numa serpentina imersa num banho
- Escoamento de um fluido num tanque por vários orifícios
- Leito de fluidização
Os trabalhos em produtos naturais assenta no estudo do sistema de aquaponia do ISEP. Determinação do perfil de caudais, sua caraterização físico-química e determinação da Pegada de Carbono, são os desafios lançados aos alunos.

Nesta UC o aluno tem como principais objetivos de aprendizagem:
O1 - saber planear e implementar processos visando a valorização dos biorrecursos/bioprodutos;
O2 - explorar as aplicações ambientais e biotecnológicas dos biorrecursos/bioprodutos;
O3 - adquirir experiência prática de caracterização de amostras;
O4 - ter capacidade para interpretar/criticar resultados e elaborar relatórios.

CP1 - Valorização de biorrecursos (ex. biomassa vegetal, resíduos da indústria agro-alimentar) através da pirólise para produção de adsorventes (biochars) a utilizar no tratamento de águas residuais, incluindo a caracterização dos adsorventes e a realização de estudos de adsorção (cinética e equilíbrio);
CP2 - Aplicações ambientais de microalgas no tratamento terciário de águas residuais, incluído testes de toxicidade, caracterização físico-química da água residual bruta e após tratamento e identificação/avalição de formas de valorização da biomassa algal;
CP3 - Aplicações biotecnológicas através da fermentação alcoólica de uvas para produção de vinho, caracterização físico-química desde a matéria prima até ao produto final, incluído o controlo de parâmetros acompanhamento do processo.

As aulas desta unidade curricular são orientadas no sentido de poderem contribuir para o desenvolvimento das capacidades de raciocínio e abstração dos alunos, de forma a facilitar-lhes a aquisição de conhecimentos básicos (conceitos e métodos) de Álgebra Linear e Análise Matemática, que são fundamentais na formação matemática de um profissional dos biorrecursos e a possibilitar-lhes a aplicação, de forma intuitiva, dos conceitos apreendidos a situações novas.

Pretende-se que no final do semestre os estudantes estejam aptos a:
PO1 - Realizar operações fundamentais do cálculo matricial e determinar a característica de uma matriz;
PO2 - Calcular determinantes e resolver equações matriciais;
PO3 - Usar determinantes e matrizes na resolução e discussão de sistemas de equações lineares;
PO4 - Resolver problemas envolvendo matrizes, determinantes e equações matriciais;
PO5 - Identificar uma função real de variável real direta e sua inversa bem como calcular a composta de funções;
PO6 - Compreender o conceito de diferencial e aplicar corretamente as diferentes regras de derivação a funções reais de variável real;
PO7 - Compreender o conceito de integral e aplicar corretamente as diferentes técnicas de integração de funções reais de variável real;
PO8 - Compreender o conceito de integral definido;
PO9 - Resolver problemas envolvendo cálculo diferencial e integral.

O aluno deverá assim ser capaz de realizar, na presença do docente, as tarefas propostas nas aulas teórico-práticas no âmbito do programa da unidade curricular. O aluno deve cumprir os critérios de êxito subjacentes à avaliação das tarefas em causa.

CP1. Matrizes
- Definição, representação e igualdade de matrizes
- Matrizes transposta e simétrica
- Operações com matrizes
- Operações elementares. Matrizes equivalentes
- Característica: cálculo com o método de Gauss
- Matriz inversa: cálculo com o método de Gauss-Jordan

CP2. Determinantes
- Definição. Cálculo de determinantes de 2ª e 3ª ordens
- Teorema de Laplace
- Propriedades

CP3. Sistemas de equações lineares
- Resolução usando eliminação de Gauss
- Discussão de sistemas

CP4. Complementos de cálculo diferencial em IR
- Estudo de algumas funções: caracterização, manipulação e derivação
- Regras de derivação
- Derivação das funções composta, inversa, implícita e paramétrica
- Diferencial

CP5. Cálculo integral em IR
- Conceitos de Primitiva e de de Integral Indefinido
- Propriedades e cálculo
- Técnicas de integração

CP6. Integral Definido
- Somas de Riemann e Integral Definido
- Interpretação geométrica e aplicações elementares
- Teorema fundamental do cálculo

As aulas desta unidade curricular são orientadas no sentido de contribuírem para o desenvolvimento das capacidades de raciocínio, abstração e espírito crítico dos alunos, dotando-os de ferramentas matemáticas essenciais para a compreensão e interpretação de tópicos lecionados nas disciplinas do curso,

No final do semestre o aluno deve ser capaz de:

PO1. Classificar integrais como impróprios e aplicar os conceitos de limite na sua resolução;

PO2. Distinguir entre série numérica e série funcional;
PO3. Analisar a convergência de uma série;

PO4. Desenvolver uma função real de variável real em série de Taylor e de Maclaurin;

PO5. Estudar domínios, limites e continuidade de funções reais de várias variáveis reais;
PO6. Aplicar os operadores diferenciais a funções de várias variáveis reais;
PO7. Resolver problemas de otimização sem restrições;

PO8. Aplicar as técnicas de integração a integrais duplos e triplos;
PO9. Aplicar cálculo integral para determinar áreas de regiões planas e volumes de sólidos.

PO10. Identificar os tipos de Equações Diferenciais Ordinárias (EDO) mais comuns;
PO11. Aplicar o método de resolução adequado a EDOs de 1a ordem e lineares de 2a ordem.

CP1. Integrais impróprios
a) Integrais de limites de integração infinitos
b) Integrais de funções descontínuas de limites infinitos

CP2. Sucessões e Séries numéricas
a) Sucessões e séries
b) Séries especiais
c) Séries de termos positivos: critérios de convergência
d) Séries alternadas: convergência absoluta e condicional

CP3. Séries de funções
a) Séries funcionais: definição e intervalo de convergência
b) Séries de potências: série de Taylor
c) Aproximação de funções por polinómios de Taylor

CP4. Funções reais de várias variáveis reais;
a) Definição, domínio e representação gráfica
b) Limites e continuidade
c) Derivação parcial e operadores diferenciais
d) Otimização

CP5. Integrais múltiplos;
a) Integral duplo: cálculo e interpretação gráfica
b) Mudança de variável: coordenadas polares
c) Cálculo de áreas e volumes

CP6. Equações diferenciais ordinárias (EDO).
a) Noções básicas e solução
b) EDO de 1a ordem
c) EDO de 2a ordem lineares de coeficientes constantes

O estudante deverá ser capaz de compreender a terminologia usada em microbiologia bem como os principais conceitos de microbiologia e respetiva aplicação a nível industrial e ambiental.
Assim, o estudante deverá:
OBJ1. Reconhecer e descrever características de diferentes classes de microrganismos;
OBJ2.Compreender os fatores que influenciam a atividade, o crescimento e a morte dos microrganismos;
OBJ3. Compreender o papel e a utilização dos microrganismos nos processos biológicos;
OBJ4.Compreender os conceitos básicos de toxicologia.
OBJ5. Realização de pesquisa bibliográfica em bases de dados, análise crítica da informação, integração da informação de uma forma coerente, capacidade de comunicação da informação obtida e desenvolvimento da capacidade de trabalho em equipa.

CP1. Introdução à microbiologia e células microbianas
CP1.1. A célula bacteriana
CP1.2. Principais características dos fungos algas e protozoários
CP2. Fundamentos de biologia molecular microbiana
CP3. Nutrição, crescimento e controlo microbiano
CP3.1. Nutrição dos microrganismos. Meios de cultura
CP3.2. Crescimento dos microrganismos. Medição do crescimento microbiano
CP3.3. Fatores que afetam o crescimento dos microrganismos
CP3.4. Controlo dos microrganismos por agentes físicos e químicos
CP4. Aplicação biotecnológica e ambiental de microrganismos
CP4.1. Utilização de microrganismos em larga escala
CP4.2. Aplicações biotecnológicas: produção de fermento de padeiro, bio-etanol, cerveja e antibióticos.
CP4.3. Aplicação ambiental: tratamento de efluentes por lamas ativadas; avaliação da qualidade microbiológica da água.
CP5. Noções de ecotoxicologia

O1. Reconhecer a importância dos produtos naturais no desenvolvimento de novos bioprodutos;
O2. Reconhecer fontes de produtos naturais;
O3. Distinguir metabolitos primários e secundários;
O4. Identificar e compreender as principais vias biossintéticas de produtos naturais;
O5. Distinguir diferentes classes de produtos naturais;
O6. Enumerar e identificar técnicas de extração, separação e caracterização de produtos naturais.

1. Definição de produto natural;
2. Os produtos naturais e os compostos de carbono;
3. Metabolismo primário e secundário;
4. Precursores biossintéticos;
5. Natureza das reações biossintéticas - Mecanismos;
6. Vias biossintéticas: via acetato, via chiquimato, via mevalonato;
7. Extração, separação e purificação de biomoléculas a partir de produtos naturais;
8. Análise e caracterização de biomoléculas: UV-Vis, FTIR, RMN, EM.

O1. Compreender os sistemas de Gestão da Qualidade;
O2. Conceber e implementar sistemas de Gestão da Qualidade;
O3. Reconhecer a importância do Controlo de Qualidade na indústria;
O4. Interpretar e aplicar as normas internacionais de Controlo da Qualidade;
O5. Aprofundar os métodos químicos e microbiológicos usados em Controlo de Qualidade;
O6. Reconhecer a importância da "Qualidade" nos processos de obtenção/fabrico de (bio)produtos;
O7. Analisar estudo de casos na indústria alimentar, farmacêutica e cosmética.

P1. Qualidade: ideia, conceitos, definições e principais teorias e abordagens;
P2. Sistemas de Gestão da Qualidade. Normas da série ISO 9000;
P3. Introdução às ferramentas da Qualidade e ao planeamento da Qualidade;
P4. Noções básicas de controlo de qualidade de produto/processo;
P5. Norma NP EN ISO/IEC 17025- Requisitos Gerais para Competência de Laboratórios de Ensaio e Calibração;
P6. Certificação HACCP.
P7. Métodos químicos e microbiológicos aplicados em controlo de qualidade.

PO1-Utilizar termos universalmente aceites na área da química analítica;
PO2-Entender e aplicar os fundamentos teóricos da química analítica clássica e instrumental;
PO3-Planear e propor um processo analítico (desde a preparação da amostra até ao tratamento de resultado) que garanta a qualidade dos resultados.
PO4-Desenvolver competências no sentido de criticar e avaliar os resultados obtidos.
PO5- Aplicação dos objetivos PO3 e PO4 no âmbito de Biorrecursos.

P1. Sequência do processo analítico (1 aula);
P2. Preparação de amostras (2 aulas);
P3. Avaliação do processo analítico. Tratamento dos dados analíticos (2 aulas);
P4. Análise clássica: Titulações ácido-base, titulações de complexação; titulações de precipitação e titulações de oxidação-redução (4 aulas);
P5. Análise Instrumental: Métodos espetrofotométricos (UV-Vis, espetrofotometria de absorção atómica), potenciometria e métodos cromatográficos (HPLC e GLC) (6 aulas).

Objectivos Gerais:
OG1- Conhecer conceitos básicos de Química de modo a poder compreender e resolver problemas ligados à Análise Química de Produtos, a Fenómenos e Processos Bioquímicos, Controlo de Qualidade, Defesa do Ambiente, Segurança e Qualidade Alimentar evidenciando a importância e centralidade da Química na Sociedade contemporânea;
OG2- Desenvolver o raciocínio científico;
OG3- Desenvolver o espírito crítico;
OG4- Reconhecer a Química como ciência central no desenvolvimento de diversas áreas científicas e tecnológicas e a sua ligação à aquisição das competências específicas no âmbito dos biorrecursos.

Objectivos Específicos (Competências):
OE1- Calcular concentração de soluções;
OE2- Realizar cálculos estequiométricos;
OE3- Identificar o tipo de ligações interatómicas e intermoleculares;
OE4- Conhecer conceitos de cinética química;
OE5- Calcular solubilidades de sais, pH de soluções aquosas, força electromotriz de pilhas e baterias;
OE6- Aplicar os conceitos químicos à área dos biorrecursos.

1. Átomos, moléculas e iões: Tabela periódica; nomenclatura compostos inorgânicos
2. Relações mássicas em reações químicas: Quantidade substância (mole); fórmulas empírica e molecular
3. Reações em solução aquosa: Reações de ácido-base, precipitação, oxidação-redução e complexação; concentração de soluções
4. Ligação química: Ligações químicas; estruturas de Lewis; estruturas de ressonância; forças intermoleculares, líquidos e sólidos
5. Cinética química: Velocidade reação; lei velocidade; equação Arrhenius; mecanismos reacionais; catálise
6. Equilíbrio químico: Conceito equilíbrio e constante equilíbrio; fatores afetam equilíbrio químico; Princípio Le Chatelier
7. Equilíbrio ácido-base: Constante acidez e basicidade; pH; cálculo pH de soluções
8. Equilíbrio de precipitação. Solubilidade e produto solubilidade; fatores afetam solubilidade
9. Equilíbrio de complexação: Constante formação de um complexo
10. Equilíbrio de oxidação-redução: Acerto equações redox; equação Nernst; pilhas

Objetivos gerais:
OG1 - Reconhecer e representar moléculas orgânicas.
OG2 - Compreender a relação entre a estrutura e a reatividade dos compostos orgânicos.
OG3 - Acompanhar as alterações de estrutura até obtenção dos produtos finais com identificação dos compostos transientes.
OG4 - Reconhecer e compreender a importância da Química Orgânica na área dos Biorrecursos.

Objetivos específicos (competências):

OE1 - Desenvolver capacidades para a partir de um substrato, identificar os locais de reação, os reagentes necessários, os intermediários decorrentes do processo e os produtos finais, adquirindo competências para sintetizar novos compostos.

OE2 - Aplicar as capacidades apreendidas em QORBI, em diferentes unidades curriculares.

Aulas Teóricas
CP1. Ligação química em moléculas orgânicas
CP2. Forças intermoleculares e intramoleculares em compostos de carbono
CP3. Estereoquímica
CP4. Efeitos de estrutura na reatividade
CP5. Estrutura versus reatividade
CP6. Reações orgânicas e seus mecanismos
CP7. Adição nucleófila no grupo carbonilo
CP8. Substituição nucleófila no grupo carbonilo
CP9. Substituição nucleófila em carbonos saturados
CP10. Eliminação em carbonos saturados
CP11. Adição eletrófila em carbonos insaturados
CP12. Substituição eletrófila em compostos aromáticos


Aulas Teórico/Práticas
CP13. Nomenclatura de compostos orgânicos
Resolução de problemas sobre as matérias lecionadas

Pretende-se que o aluno no fim desta unidade curricular saiba realizar balanços de energia e de entropia em sistemas termodinâmicos, avaliar o equilíbrio químico em reações químicas, realizar balanços de energia em sistemas mecânicos e identificar mecanismos de transferência de calor e aplicar estes conceitos na área de biorrecursos.

1-Conceitos termodinâmicos (1 semana/15)
Tipo de sistemas
Propriedades termodinâmicas
Tipo de processos
Trabalho e calor
2 -1ª lei da termodinâmica (3 semanas)
Balanço de energia em sistemas fechados e abertos em estado estacionário e não-estacionário e com e sem reacção química. Calores específicos.
3 -2ª lei da termodinâmica e equilíbrio químico (3 semanas)
Ciclo de Carnot e ciclo de Carnot inverso
Entropia e balanço de entropia
Energia livre de Gibbs, equilíbrio químico e constante de equilíbrio de uma reacção química
4 - Transporte de fluidos (4 semanas)
Lei de Newton da viscosidade
Nº Reynolds e tipos de escoamento
Balanço de energia mecânica
Balanço global de quantidade de movimento
Cálculo de perdas por atrito e medição de caudais
5 - Transferência de calor (4 semanas)
Mecanismos de transferência de calor
Condução uni-dimensional
Condução e convecção combinadas e coeficiente global de transferência de calor
Equipamento para ser usado em transferência de calor

A - Compreender os princípios, conceitos, processos e práticas relacionadas com a sustentabilidade e o desenvolvimento sustentável, nas suas vertentes ambiental, económica e social;
B - Recolher, sintetizar e integrar informação relativa a diferentes aspetos da
sustentabilidade; avaliar as oportunidades e os desafios que se colocam em
projetos de utilização mais sustentável de biorrecursos;
C - Dotar os alunos de competências para integrar a sustentabilidade considerando uma abordagem de ciclo de vida;
D - Conhecer o enquadramento normativo e legal aplicável no âmbito das
políticas de proteção ambiental e analisar de forma crítica as questões éticas
com impacto na (re)utilização de biorrecursos, no ciclo de vida de bioprodutos e processos produtivos;
E - Adquirir competências na aplicação de métodos de análise para a tomada de decisão;
F - Aplicar normas de qualidade ambiental.

1. Ambiente e desenvolvimento;
2. Um novo paradigma de desenvolvimento;
3. Abordagens sustentáveis na indústria;
4. Análise de Ciclo de Vida;
5. Direito ambiental;
6. Métodos de análise para a tomada de decisão.

No final desta UC os alunos devem ter conhecimentos e competências fundamentais que lhes permitam responder aos seguintes objetivos:
OB1 - compreender e identificar os mecanismos e modelos de transferência de massa e sua aplicação;
OBJ2 - descrever o funcionamento de operações unitárias relevantes que envolvem contacto entre fases;
OBJ3 - conhecer o equipamento mais adequado para as operações unitárias referidas;
OBJ4 -conhecer as operações unitárias mais aplicadas nos bioprocessos;
OBJ5 - analisar sistemas de transporte de fluidos, interpretar curvas características de bombas centrífugas e selecionar equipamento.

CP1.Transferência de massa
Difusão molecular.
Difusão em fluidos em movimento. Difusão de Stefan e Contradifusão equimolar.
Transferência de massa por convecção. Coeficientes de transferência de massa. Transferência de massa entre fases. Coeficientes globais.
CP2. Evaporação e cristalização
Métodos de cálculo. Capacidade do evaporador.
Equipamento para evaporação. Tipos de evaporadores. Equipamento auxiliar.
Cristalização.
CP3. Extração sólido-líquido.
Exemplos de aplicação. Utilização industrial do processo. Etapas da extração sólido-líquido. Modos de operação.
CP4. Operações unitárias aplicadas aos Bioprocessos.
CP5. Transporte de fluidos incompressíveis.
Balanço de energia mecânica. Curva do sistema. Bombas centrífugas.Curvas características. Associação de bombas.

OBJ1- Compreender o desenvolvimento de bioprodutos.

OBJ2- Consolidar todas as competências já adquiridas produzindo uma visão geral e integrada da cadeia de produção de bioprodutos nas principais indústrias (agro-alimentar, farmacêutica e cosmética), bem como da sua forte relação com a inovação.

OBJ3- Identificar e propor modificações nos atributos dos bioprodutos com vista à criação de valor e maximização da valorização socioeconómica dos bioprodutos.

CP1. Criatividade & Inovação
1.1 Inovação de processo e produto.

CP2. Bioprodutos
2.1 Definição;
2.2 Principais bioprodutos industriais: Composições de matéria prima; Síntese.
2.3. Plataformas principais de transformação de biomassa: Bioquímica e termoquímica.

CP3. Subprodutos e resíduos.
3.1 Definições;
3.2 Conceito de valorização integral: fatores; impacto ambiental.
3.3 Hierarquia para Processamento considerando o impacto ambiental.

CP4. Estudo de casos de bioprodutos da Indústria agro-alimentar:
4.1 Principais resíduos alimentares.
4.2 Estado da arte do processamento de subprodutos de origem animal e das plantas.
4.3 Técnicas emergentes de tratamento de subprodutos.
4.4 Classes principais de enzimas para a valorização de subprodutos

CP5. Compostos bioativos:
5.1 importância;
5.2 Indústria farmacêutica e alimentos nutracêuticos.

CP6. Estudo de casos de bioprodutos da Indústria farmacêutica e cosmética.