Anno di corso: 1

Crediti: 8
Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 6

Anno di corso: 2

Crediti: 12
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 8
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 6
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 4
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 40
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 4
Tipo: Altro

INGEGNERIA DI PROCESSO

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2019/2020
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2019/2020
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Prerequisiti. Nessuno.
Propedeuticità. Nessuna.

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

L’esame finale è una prova orale con domande relative a tutti gli argomenti dell'insegnamento. Durante l’esame lo studente dovrà dimostrare di aver compreso gli argomenti del corso e di essere in grado di esporre con chiarezza le conoscenze acquisite.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire gli elementi fondamentali per la scelta e la progettazione delle apparecchiature impiegate nelle operazioni unitarie dell’ingegneria di processo, con particolare riferimento alle applicazioni nell’ambito delle biotecnologie.

Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso lo studente dovrà aver acquisito familiarità con gli impianti di processo e le operazioni unitarie in essi presenti; dovrà conoscere i fenomeni chimico-fisici alla base del funzionamento delle diverse operazioni unitarie considerate; dovrà saper riconoscere i diagrammi comunemente utilizzati dall’ingegnere di processo; dovrà conoscere i principali metodi di calcolo dei costi di un impianto di processo.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite al punto 1) a diversi problemi nell’ingegneria di processo. In particolare, avrà la capacità di analizzare e risolvere problemi elementari relativi a unità di separazione (quali filtrazione, centrifugazione, sedimentazione, estrazione, precipitazione, flash e distillazione, adsorbimento, cromatografia, membrane) e per unità di scambio termico mediante modelli semplificati basati su bilanci di materia e di energia e su relazioni di equilibrio. Avrà inoltre la capacità di individuare l’operazione unitaria più idonea per realizzare una determinata separazione in base alle proprietà delle miscele e di stimarne il costo.

Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare e saper applicare quanto appreso alla risoluzione di problemi legati all’ingegneria di processo.

Abilità comunicative
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di esprimere le strategie adottate per risolvere i problemi e di comunicare i risultati ottenuti in maniera chiara e con proprietà di linguaggio.

Capacità di apprendimento
Alla fine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti diversi da quelli presentati durante il corso, anche mediante l’utilizzo di nuove risorse (testi, articoli su rivista).

Contenuti

The goal of the course is to enable students to master those unit operations that are involved in the field of process engineering, with main application in the industrial biotechnology sector.

Knowledge and understanding
At the end of the course the student will have gained knowledge of process plants and unit operations; she/he will have a deep understanding of the principles and of the chemical-physical phenomena at the basis of the considered unit operations; she/he will have to be able to understand the common diagrams daily used by the process engineer; the student will have to know how to perform an economic analysis of a process plant.

Applying knowledge and understanding
The student will be able to apply the knowledge mentioned in 1) to different problems in process engineering. In particular, she/he will have the capability of analysing and solving basic problems of separation units (as filtration, centrifugation, sedimentation, extraction, precipitation, flash and distillation, adsorption, chromatography, membranes) and of heat transfer units by employing simplified models based on material and heat balances and on equilibrium expressions. Moreover, the student will have the capability of identify the best unit operation for a given separation on the basis of the properties of the mixture to be treated and to estimate its cost.

Making judgements
The student will be able to process and apply the knowledge to solve problems related to process engineering.

Communication skills
The student will have to be able to clearly explain the strategies used for solving problems and to communicate the results, with use of appropriate scientific vocabolary.

Learning skills
At the end of the course the student will be able to apply the acquired knowledge to find solutions to problems referring to fields different from the one presented during the course, also by employing new sources (books, journal papers).

Programma esteso

1. Introduzione
Bioprodotti, bioseparazioni, operazioni unitarie, operazioni in continuo e batch, schemi, scelta della sequenza ottimale, richiamo di variabili e unità di misura, gas ideali.
2. Diagrammi e bilanci materiali ed energetici
Diagrammi. Diagramma a blocchi, Process Flow Diagram (PFD), Piping and Instrumentation Diagram (P&ID).
Bilanci materiali ed energetici. Legge di conservazione della massa, scrittura del bilancio materiale per processi stazionari e non, bilancio energetico, determinazione dell’entalpia, procedure di calcolo.
3. Operazioni dell’ingegneria di processo
Bioreattori. Operazione batch, fed-batch e continua, configurazioni, materiale di costruzione, monitoraggio della fermentazione, considerazioni pratiche.
Operazioni di recupero del prodotto. Filtrazione, centrifugazione, sedimentazione, estrazione, precipitazione, flash e distillazione, assorbimento e stripping (cenni), adsorbimento, cromatografia, membrane (caratteristiche, dettaglio dell’unità, calcoli di base).
Unità di scambio termico. Unità, meccanismi di scambio, calcoli di base per il progetto di uno scambiatore di calore.
4. Analisi dei costi
Metodologie per la stima dei costi di investimento e operativi.

Bibliografia consigliata

Le slides e Il materiale utilizzato a lezione verranno reso disponibili sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

L'insegnamento è erogato tramite lezioni frontali supportate da presentazioni in PowerPoint ed esercizi pratici, basati su case study, svolte in aula.
È inoltre prevista un’uscita didattica presso i laboratori del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica del Politecnico di Milano (previa approvazione del Consiglio di Coordinamento Didattico).

Contatti/Altre informazioni

Ricevimento: su appuntamento tramite richiesta via email al docente.