Formulari L'ingegneria chimica nell'industria farmaceutica

P

TRATTAMENTO DI GAS 2

N D [ ]

Fr =

Numero di Froude: Adimensionale

• g ( )

3.5 R

D

Fl = 30 ⋅ ⋅ Fr u

Transizione flooding-loading: g

• T s

h

( )

0.5

D t

0.5

Fl = 0.2 ⋅ ⋅ (Fr)

Condizione di completa dispersione del gas: o

g

• T n

[ ]

F 3

m [ ]

g F =

Fl =

Numero di flusso del gas: con Adimensionale

g g

• s

N ⋅ D 3

Q [ ]

F = ⟶

Numero di flusso: Adimensionale Efficienza di pompaggio

• l ND 3

SOSPENSIONE DI SOLIDI ( ) ( )

0.1 0.45

μ ρ − ρ

L P L 0.13 0.2 −0.85

N = S ⋅ ⋅ g ⋅ ⋅X ⋅ d ⋅ D

Velocità dell’agitatore: JS P

• ρ ρ

L L

Dove S è un parametro adimensionale dipendente dalla geometria dell’agitatore e del

μ /ρ

serbatoio e è la viscosità cinematica del fluido e

L L FORMULARIO

Esercizio 1 [ ]

2 3

π ⋅ T m

·

Q = 0.1 ⋅

Massima portata di gas uscente dal serbatoio: gas

• 4 s

Dove 0.1 è la massima velocità del gas. L ⋅ at m

· ·

P ⋅ Q = N ⋅ R ⋅ T R = 0.0821

Legge dei gas perfetti: con

• gas gas m ol ⋅ K

3

V m

Oss. 1 Quando si va a dividere per , questo deve essere convertito in .

L

2

π ⋅ T

V = ⋅ H

Oss. 2 L 4

Esercizio 2 ·

Q = U ⋅ A ⋅ ΔT [K W = K J/s]

• Potenza termica scambiata: 2 ∘

[K W/m ⋅ C ] ΔT

Con A superficie di scambio, U coefficiente di scambio e differenza di

temperatura tra il fluido che si utilizza e il fluido presente all’interno del serbatoio.

·

Q * = C ⋅ V ⋅ F ⋅ q ⋅ D

Potenza termica prodotta:

• g o 3

C [g/L] [m ]

Con concentrazione di glucosio , V volume del bioreattore ,

g O

m millimoli

cellule secche 2

F = q =

, (richiesta di ossigeno) e

o

m ⋅

glucosio ora grammo di massa secca di cellula

KJ

D = (calore prodotto per mole di ossigeno consumata ≈ 460).

O

mole 2

· ·

Q < Q *

Att. Se non si ha il consumo di substrato e il sistema si autoregola aumentando la T. In

questo caso lo scambio termico comanda. U ⋅ A ⋅ ΔT

X =

Densità cellulare massima raggiungibile: ma x

• V ⋅ q ⋅ 460

o

Esercizio 3 [ ]

K ⋅ a ⋅ (C * −C ) K ⋅ a ⋅ C * O

moli

L L 2

OTR = → OTR =

Oxygen Transfer Rate: ma x

• S ⋅ m

MM MM 3

O O

2 2

3

C * O [g/m ]

Con solubilità di 2 [ ]

O

moli 2

OUR = q ⋅ X

Oxygen Uptake Rate: o

• S ⋅ m 3

OTR < OUR

Se il trasferimento di ossigeno è limitante e non è possibile ottenere la densità X.

K ⋅ a ⋅ C *

L

⟹ X =

Densità massima ottenibile: ma x q

o

ALTRE FORMULE 1 1 S

= =

Conducibilità delle soluzioni: R ρ ⋅ l

l

• ρ ⋅ s

(T − T ) − (T − T )

B IN U out

ΔT = con LM = medio logaritmico

LM (T − T )

• B in

ln (T − T )

U out

T − T T − T

Dove è la forza motrice all’inizio e è la forza motrice alla fine.

B IN U out

· ·

Q = m ⋅ c ⋅ (T − T )

Riscaldamento di un fluido:

• P out in

·

m c T − T

Dove è la portata, è la capacità termica e è la variazione di T del fluido.

p out in

J

4.186

Oss. La capacità termica dell’acqua è pari a Kg ⋅ C

∘

VINCOLI S m − S m

soluto1 solvente1 soluto2 solvente2

Y = ⋅ 100

Resa di cristallizzazione:

• S m

soluto1 solvente1

S S

Dove e sono la solubilità del soluto alla temperatura e composizione di

soluto1 soluto2 m

dissoluzione e alla temperatura e composizione di separazione, rispettivamente e e

solvente1

m rappresentano la massa del solvente.

solvente2 C − S

Sovrasaturazione:

• soluto soluto

C

soluto

Rapporto di sovrasaturazione:

• S

soluto

C − S

soluto soluto

Sovrasaturazione relativa:

• S

soluto

C S

Con l’effettiva concentrazione del soluto e è la solubilità di equilibrio alla stessa T.

soluto soluto j k b

B = K ⋅ M ⋅ N ⋅ (C − S )

Velocità di nucleazione totale (primaria e secondaria):

• N soluto soluto

K

Con B velocità di nucleazione (numero di nuclei primari e secondari per unità di tempo), N

costante di nucleazione, M densità della soluzione, N grado di agitazione, b ordine di

nucleazione primaria e j,k ordini di nucleazione secondaria.

dm g

= k ⋅ A ⋅ (C − S )

Accrescimento:

• GM c soluto soluto

dt k A

Con m massa del soluto solido, costante di accrescimento, area superficiale dei cristalli

GM c

e g ordine di accrescimento. L’area superficiale dei cristalli fa da aggancio.