Objetivos e Competências
Disciplina da especialidade de Microbiologia, enquadrada no grupo de disciplinas que pretende proporcionar ao aluno uma perspetiva abrangente das várias temáticas desta área (alimentar, ambiental, clínica, industrial).
A unidade curricular tem como objetivos que os alunos:
Conheçam os principais produtos e processos microbianos industriais.
Relacionem os requisitos nutricionais dos microrganismos com a formulação de meios de cultura, em particular para aplicações industriais.
Conheçam os processos de seleção e manutenção de biocatalisadores industriais.
Analisem biorreatores que funcionam em diferentes regimes.
Conheçam os processos de esterilização aplicáveis em sistemas de fermentação. Avaliem e quantifiquem a presença de contaminantes após o processo de esterilização pelo calor.
Planeiem experiências e definam protocolos de execução experimental.
Os alunos devem adquirir competências para:
Utilizar e cultivar microrganismos em culturas descontínuas.
Avaliar a influência das condições de operação em diferentes sistemas de fermentação.
Planear, organizar e realizar trabalho experimental de forma autónoma.
Trabalhar em equipa e gerir o trabalho de grupo.
Comunicar oralmente e no formato de escrita científica os resultados do seu trabalho.
Metodologias de ensino
Aulas teóricas em que os assuntos estão organizados em seis módulos distintos: os cinco primeiros módulos incidem sobre processos microbianos genéricos, sendo o sexto módulo dedicado ao estudo de casos específicos de aplicação de microrganismos na indústria (lecionado por docentes convidados). Aulas práticas em que os alunos otimizam um processo de fermentação, com base na manipulação das condições de operação (trabalho em grupo).
Conteúdos programáticos
Aulas Teóricas
- Introdução aos processos biológicos
Processos biológicos, suas aplicações, vantagens e desvantagens. Processos microbianos: objetivos; aplicações; exemplos. Metabolitos com aplicação industrial. - Meios de cultura
Exigências nutricionais dos microrganismos. Substratos para processos industriais. Fontes complexas de nutrientes. Formulação e preparação de meios de cultura. - Biocatalisadores
Características biológicas mais importantes dos biocatalisadores. Seleção e melhoramento de biocatalisadores industriais. Armazenamento, manutenção e propagação de biocatalisadores para conversões industriais. - Sistemas de fermentação
Cinéticas de crescimento microbiano e consumo de substrato. Limitação e inibição do crescimento microbiano.
Sistemas de fermentação em batch, fed-batch e contínuo. Noções de produtividade e rendimentos. Culturas em quimióstato; influência da taxa de diluição; lavagem do reator; produtividade máxima.
Tipos de fermentadores. - Esterilização
Esterilização de meios líquidos e gasosos e de equipamento. Esterilização em batch e em contínuo. - Processos microbianos industriais
Estudo de casos específicos: produção de culturas de arranque, produção de algas e derivados, produção de compostos farmacêuticos.
Aulas PL
Implementação de vários processos fermentativos (um processo diferente por cada grupo de alunos): influência de vitaminas na viabilidade da levedura; influência de aminoácidos na viabilidade da levedura; produção de ácido lático; produção de levedura de padeiro; produção de iogurte líquido probiótico.
Planeamento das experiências. Elaboração do protocolo experimental. Após a verificação e aprovação dos procedimentos, os grupos preparam e executam as experiências planeadas.Manipulação das condições de operação de forma a otimizar o processo.
Determinação de parâmetros cinéticos, rendimentos e produtividades.
Com base nos resultados obtidos, as experiências são repetidas após melhoramentos ou são propostas experiências seguintes para descrever melhor o aspeto em estudo.
