Estrutura Curricular - Curriculum Structure

ESTRUTURA CURRICULAR

DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS

DISCIPLINAS OPTATIVAS

*Unidade acadêmica de Engenharia Química

II – EMENTÁRIO DAS DISCIPLINAS

DISCIPLINAS OBRIGATÓRIAS

PROJETO DE DISSERTAÇÃO: Disciplina que objetiva a elaboração da Proposta de Dissertação. A conclusão dessa disciplina é feita com a defesa da proposta perante uma Comissão Examinadora.

TRABALHO DE DISSERTAÇÃO: Disciplina que objetiva o desenvolvimento do trabalho final do mestrando. A matrícula nessa disciplina é efetivada após a aprovação na disciplina Projeto de Dissertação.

DISCIPLINAS OPTATIVAS

ANÁLISE SENSORIAL: Importância e aplicação da análise sensorial em pesquisa e no controle de qualidade de alimentos e bebidas. Fisiologia sensorial. Propriedades sensoriais dos alimentos. Métodos clássicos de avaliação sensorial. Técnicas experimentais em análise sensorial. Montagem, organização e operação de um programa de avaliação sensorial. Novas ferramentas em análise sensorial. Características não sensoriais e o comportamento de consumo. Métodos estatísticos clássicos e modernos para análise de dados provenientes de testes sensoriais. Métodos de Avaliação sensorial e instrumental de características sensoriais de alimentos. Correlações entre medidas sensoriais e instrumentais.

ENGENHARIA DE PROCESSOS BIOQUÍMICOS: Introdução. Cinética de Enzimas. Introdução a análise de reatores. Cinética de utilização de substrato, formação de produtos e produção de Biomassa em culturas de células. Análise e projetos de biorreatores. Simulação de processos biológicos. Introdução de sistemas de biocatalizadores imobilizados. Introdução e operações de recuperação de produtos. Alimentos produzidos por fermentação. Práticas em processos fermentativos.

ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE ALIMENTOS: Introdução e princípios das tecnologias emergentes aplicadas no processamento térmico e não térmico de alimentos. Embalagens. Equipamentos e instalações industriais. Importância e princípios dos métodos de conservação de alimentos. Métodos convencionais de conservação de alimentos e suas inovações. Aproveitamento de resíduos.

ESTATÍSTICA EXPERIMENTAL: Conceitos introdutórios. Estatística descritiva. Regressão linear simples e correlação amostral. Planejamento experimental. Princípios básicos da experimentação. Hipóteses básicas para a análise de variância. Transformação de dados. Delineamento inteiramente casualizado. Delineamento em blocos casualizados. Contrastes de médias. Procedimentos para comparações múltiplas: Testes de Tukey, Duncan, Dunnet, Scheffé e t-Student. Experimentos fatoriais. Experimentos em parcelas subdivididas. Instalação de experimento prático em laboratório: planejamento, coleta, tabulação, análise, interpretação de dados, confecção de tabelas e gráficos com a utilização de softwares.

FENÔMENOS DE TRANSPORTE: Revisão dos conceitos fundamentais de Fenômenos de Transporte: mecanismo de transporte, fluidos newtonianos e não newtonianos, lei de Fourier e lei de Fick. Equação de movimento, equação de Navier-Stokes, equação diferencial de energia, equação de continuidade para sistemas multicomponentes. Condução e difusão em sólidos. Transferência de calor e massa em regime laminar, quantidade de movimento, calor e matéria: modelos semiempíricos. Camada limite laminar e turbulenta. Métodos aproximados. Balanços integrais e macroscópicos de massa, quantidade de movimento e energia. Transporte de interface: fatores de atrito, coeficiente de atrito, coeficiente de transferência de calor e massa, correlações empíricas e semiempíricas.

INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE AVANÇADOS EM PROCESSOS DA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: Fundamentos de Instrumentação; Sistemas de Aquisição de Dados e Transmissão. Análise de Sinais e Filtragem. Controladores e Estruturas de Controle. Controle Avançado de Processos. Instrumentação e Controle em Processos Específicos. Integração de Sistemas de Controle. Segurança e Manutenção de Sistemas de Controle. Aplicações Práticas e Estudos de Caso.

MÉTODOS FÍSICOS, QUÍMICOS E ANALÍTICOS DE ANÁLISE DE ALIMENTOS: Introdução à Análise de Alimentos, Amostragem e Preparo de Soluções, Métodos Físicos de Análise, Métodos Químicos de Análise, Métodos Analíticos de Análise, Validação e Garantia de Qualidade, Aplicações Práticas e Estudos de Caso, Oficinas Práticas e Laboratórios.

MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS E SEGURANÇA ALIMENTAR: Fatores intrínsecos e extrínsecos envolvidos no desenvolvimento microbiano e teoria dos obstáculos. Principais alterações microbianas em alimentos in natura e processados. Influência das operações unitárias no crescimento microbiano. Microrganismos indicadores, deteriorantes e Patogênicos em alimentos. Técnica de quantificação e detecção dos microrganismos patogênicos e deteriorantes veiculados por alimentos. Plano de amostragem e padrões microbiológicos de alimentos. Biodeterioração dos alimentos. Enfermidades alimentares. Microrganismos envolvidos em toxinfecções alimentares. Ferramentas de controle higiênico-sanitário no processamento de alimentos.

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS DA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: Conceitos básicos de modelagem de processos: classificação de modelos matemáticos com base na origem física, natureza matemática e dependência entre variáveis. Modelagem físico-matemática de processos na indústria de alimentos. Resolução numérica de modelos matemáticos: métodos para sistemas de equações algébricas não lineares; métodos de Runge-Kutta para problemas de valor inicial (PVIs); método shooting para problemas de valor de contorno (PVCs); método das linhas para equações diferenciais parciais (EDPs) do tipo parabólico. Ajuste de modelos não lineares a dados experimentais pelo método dos mínimos quadrados. Utilização de softwares numéricos para a resolução de modelos matemáticos.

PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS: Conceitos preliminares: importância do uso da metodologia em processos multivariáveis, vantagens dos experimentos fatoriais em relação aos experimentos do tipo uni variável e potencial de aplicação na Engenharia de Processos. Conceitos básicos de estatística. Planejamento experimental: estratégias de definição do planejamento mais adequado segundo o processo em estudo, definição da função objetivo, definição das variáveis do processo em estudo e suas restrições, elaboração do Planejamento Fatorial Completo, análise dos efeitos dos fatores nas respostas desejadas, Planejamento Fatorial Fracional, análise estatística e interpretação dos resultados. Ajuste de modelos: modelo de 1a ordem e modelo de 2a ordem. Verificação da validade dos modelos (ANOVA). Análise de Superfície de Resposta. Screening Design: planejamentos fatoriais onde muitas variáveis estejam envolvidas - Plakett-Burman.

PROCESSOS FERMENTATIVOS APLICADOS A INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: Histórico, conceitos e considerações sobre substâncias obtidas por fermentação. Microrganismos de interesse industrial e meios de fermentação. Cinética de processos fermentativos: parâmetros de fermentação, cinética enzimática e curva de crescimento microbiano. Fermentação lática. Cultivos iniciadores para fermentação lática de produtos agroindustriais. Instalações industriais.

PROCESSOS UNITÁRIOS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: Definição e importância dos processos unitários na indústria de alimentos. Classificação dos processos unitários. Operações de Transferência de Massa. Operações de extração e absorção. Processos de secagem e desidratação. Operações de Transferência de Calor. Troca térmica em processos alimentares. Equipamentos de troca de calor. Operações de Transferência de Momento: Conceitos de viscosidade e escoamento. Bombas e compressores. Mistura e agitação de fluidos. Operações Mecânicas: Moagem, trituração e peneiração. Processos de filtração e centrifugação. Operações de Conservação e Armazenamento.

PROPRIEDADES FÍSICAS, TERMOFÍSICAS E FLUIDODINÂMICA DOS ALIMENTOS: Propriedades, modificação, separação e caracterização de partículas. Operações unitárias envolvendo sistemas particulados. Escoamento em meios porosos e fluidizados. Equipamentos. Modelos para distribuição granulométrica. Eficiência e rendimento de sistemas particulados.

REDAÇÃO E LEITURA CRÍTICA DE TRABALHOS CIENTÍFICOS: Introdução à Metodologia Científica, Ética na Pesquisa, Bases de Dados Científicas, Leitura Crítica de Trabalhos Científicos, Redação Científica, Apresentação de Trabalhos Científicos, Desenvolvimento do Artigo Científico.

TERMODINÂMICA: Leis da termodinâmica. Efeitos térmicos. Equações de estado. Propriedades termodinâmicas dos gases: ideal e real. Equilíbrio de fases: ELV e ELL. Propriedades termodinâmicas dos líquidos: ideal e real. Sistemas a alta pressão. Solubilidade de gases. Propriedades termodinâmicas de eletrólitos. Equilíbrio químico.

MÉTODOS MATEMÁTICOS DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS: Revisão dos Princípios Matemáticos e Aplicações no Processamento de Alimentos. Ajuste de Equações e Análise de Dados. Equações e Sistemas de Equações, Cálculo Diferencial e Integral. Modelagem Matemática e Aplicações Computacionais.

TÓPICOS ESPECIAIS: Tópicos especiais não constantes das disciplinas oferecidas, mas importantes para o aprendizado global do estudante. O tópico especial, a cada semestre, será submetido à apreciação do colegiado do programa e será ministrado pelo professor requisitante. 

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Curriculum Structure

Core Courses

 Elective Courses

*Academic Unit of Chemical Engineering

II – Course Syllabi

Core Courses

Dissertation Project: This course aims to develop the Dissertation Proposal. It concludes with the defense of the proposal before an Examination Committee.

Dissertation Work: This course focuses on the development of the final master’s thesis. Enrollment in this course is permitted after passing the Dissertation Project course.

Elective Courses

Sensory Analysis: Importance and application of sensory analysis in research and quality control of foods and beverages. Sensory physiology. Sensory properties of foods. Classical methods of sensory evaluation. Experimental techniques in sensory analysis. Setup, organization, and operation of a sensory evaluation program. New tools in sensory analysis. Non-sensory characteristics and consumer behavior. Classical and modern statistical methods for data analysis from sensory tests. Methods of sensory and instrumental evaluation of food sensory characteristics. Correlations between sensory and instrumental measurements.

Biochemical Process Engineering: Introduction. Enzyme kinetics. Introduction to reactor analysis. Kinetics of substrate utilization, product formation, and biomass production in cell cultures. Analysis and design of bioreactors. Simulation of biological processes. Introduction to immobilized biocatalyst systems. Introduction and operations for product recovery. Foods produced by fermentation. Practices in fermentation processes.

Food Processing and Storage Engineering: Introduction and principles of emerging technologies applied in thermal and non-thermal food processing. Packaging. Industrial equipment and facilities. Importance and principles of food preservation methods. Conventional food preservation methods and their innovations. Waste utilization.

Experimental Statistics: Introductory concepts. Descriptive statistics. Simple linear regression and sample correlation. Experimental design. Basic principles of experimentation. Basic hypotheses for variance analysis. Data transformation. Completely randomized design. Randomized block design. Mean contrasts. Procedures for multiple comparisons: Tukey, Duncan, Dunnett, Scheffé, and t-Student tests. Factorial experiments. Split-plot experiments. Practical experiment setup in the laboratory: planning, data collection, tabulation, analysis, interpretation, and creation of tables and graphs using software.

Transport Phenomena: Review of fundamental concepts in Transport Phenomena: transport mechanisms, Newtonian and non-Newtonian fluids, Fourier’s law, and Fick’s law. Equation of motion, Navier-Stokes equation, differential energy equation, continuity equation for multicomponent systems. Conduction and diffusion in solids. Heat and mass transfer in laminar flow, momentum, heat, and mass: semi-empirical models. Laminar and turbulent boundary layers. Approximate methods. Integral and macroscopic balances of mass, momentum, and energy. Interface transport: friction factors, friction coefficient, heat and mass transfer coefficients, empirical and semi-empirical correlations.

Advanced Instrumentation and Control in Food Industry Processes: Fundamentals of Instrumentation; Data Acquisition and Transmission Systems. Signal Analysis and Filtering. Controllers and Control Structures. Advanced Process Control. Instrumentation and Control in Specific Processes. Control Systems Integration. Control Systems Safety and Maintenance. Practical Applications and Case Studies.

Physical, Chemical, and Analytical Methods for Food Analysis: Introduction to Food Analysis, Sampling and Solution Preparation, Physical Analysis Methods, Chemical Analysis Methods, Analytical Methods, Validation, and Quality Assurance. Practical Applications and Case Studies, Practical Workshops, and Laboratories.

Food Microbiology and Food Safety: Intrinsic and extrinsic factors affecting microbial development and hurdle theory. Major microbial changes in fresh and processed foods. Influence of unit operations on microbial growth. Indicator, spoilage, and pathogenic microorganisms in foods. Techniques for quantifying and detecting pathogenic and spoilage microorganisms in foods. Sampling plan and microbiological standards for foods. Food biodeterioration. Foodborne illnesses. Microorganisms involved in foodborne tox infections. Hygienic and sanitary control tools in food processing.

Modeling and Simulation of Food Industry Processes: Basic concepts of process modeling: classification of mathematical models based on physical origin, mathematical nature, and variable dependence. Physico-mathematical modeling of processes in the food industry. Numerical resolution of mathematical models: methods for nonlinear algebraic equation systems; Runge-Kutta methods for initial value problems (IVPs); shooting method for boundary value problems (BVPs); method of lines for parabolic partial differential equations (PDEs). Nonlinear model fitting to experimental data using the least squares method. Use of numerical software for solving mathematical models.

Experimental Design and Process Optimization: Preliminary concepts: importance of using methodology in multivariable processes, advantages of factorial experiments over single-variable experiments, and application potential in Process Engineering. Basic statistical concepts. Experimental design: strategies for selecting the most appropriate design based on the process under study, objective function definition, process variables and constraints definition, Full Factorial Design elaboration, factor effects analysis on desired responses, Fractional Factorial Design, statistical analysis, and result interpretation. Model fitting: first-order and second-order models. Model validity verification (ANOVA). Response Surface Analysis. Screening Design: factorial designs involving many variables - Plackett-Burman.

Fermentation Processes Applied to the Food Industry: History, concepts, and considerations about substances obtained by fermentation. Industrially significant microorganisms and fermentation media. Kinetics of fermentation processes: fermentation parameters, enzymatic kinetics, and microbial growth curve. Lactic fermentation. Starter cultures for lactic fermentation of agro-industrial products. Industrial facilities.

Unit Operations in the Food Industry: Definition and importance of unit operations in the food industry. Classification of unit operations. Mass Transfer Operations. Extraction and absorption operations. Drying and dehydration processes. Heat Transfer Operations. Thermal exchange in food processes. Heat exchange equipment. Momentum Transfer Operations: concepts of viscosity and flow. Pumps and compressors. Fluid mixing and agitation. Mechanical Operations: grinding, crushing, and sieving. Filtration and centrifugation processes. Preservation and storage operations.

Physical, Thermophysical, and Fluid Dynamics Properties of Foods: Properties, modification, separation, and characterization of particles. Unit operations involving particulate systems. Flow in porous and fluidized media. Equipment. Models for particle size distribution. Efficiency and yield of particulate systems.

Scientific Writing and Critical Reading: Introduction to Scientific Methodology, Research Ethics, Scientific Databases, Critical Reading of Scientific Papers, Scientific Writing, Scientific Presentation, Development of Scientific Articles.

Thermodynamics: Laws of thermodynamics. Thermal effects. Equation of states. Thermodynamic properties of gases: ideal and real. Phase equilibrium: VLE and LLE. Thermodynamic properties of liquids: ideal and real. High-pressure systems. Gas solubility. Thermodynamic properties of electrolytes. Chemical equilibrium.

Mathematical Methods for Food Engineering: Review of Mathematical Principles and Applications in Food Processing. Equation Fitting and Data Analysis. Equations and Systems of Equations, Differential and Integral Calculus. Mathematical Modeling and Computational Applications.

Special Topics: Special topics not included in offered courses but important for the student’s overall learning. Each semester, the special topic will be reviewed by the program’s committee and taught by the requesting professor.