Bioreattori (2009/2010)

Corso a esaurimento

Codice insegnamento
4S00307
Crediti
5
Coordinatore
Francesco Fatone
Altri corsi di studio in cui è offerto
L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
TEORIA 4 ING-IND/25-IMPIANTI CHIMICI I semestre Francesco Fatone
LABORATORIO 1 ING-IND/25-IMPIANTI CHIMICI I semestre Francesco Fatone

Obiettivi formativi

Modulo: Teoria
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Il corso, riprendendo i principi relativi al trasferimento di materia, energia e quantità di moto già introdotti nel corso di Impianti Biochimici, si propone di fornire gli elementi di base e gli strumenti matematici per il dimensionamento delle diverse tipologie di bioreattori utilizzabili nelle produzioni industriali, ciò sia in relazione alla produzione di biomassa cellulare che di metaboliti primari o secondari.
In particolare, verranno prese in considerazione le principali configurazioni reattoristiche proprie dell'industria delle fermentazioni: reattore continuo miscleato (CSTR), reattore continuo di tipo plug-flow (PFR), reattore batch e reattore fed-batch.
Per ciascuna confgiurazione vengono illustrati casi applicativi di produzioni industriali.
Vengono inoltre affrontati i temi relativi alla miscelazione ed aerazione dei bioreattori di fermentazione. Infine, vengono forniti gli elementi base per il controllo e la regolazione dei processi di fermentazione.


Modulo: Laboratorio
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Il corso si propone, attraverso prove sperimentali condotte in laboratorio ed esercitazioni numeriche e simulazioni condotte in aula, di fornire alcuni dettagli pratici relativamente alla determinazione di parametri propri delle biomasse operanti in bioreattori ed è parte integrante degli argomenti affrontati nel corso di Bioreattori (teoria).

Programma

Modulo: Teoria
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1. Cenni di cinetica enzimatica

- Cinetiche di diverso ordine
- Modello di Michaelis-Menten;
- Inibizione enzimatica;
- Inibizione per eccesso di substrato;
- Influenza della temperatura;
- Substrato eterogeneo;
- Fenomeni di trasferimento di massa;
- Cinetica di crescita delle biomasse.



2. Tipologie e dimensionamento di reattori biologici

- Generalità;
- Reattore miscelato continuo (CSTR);
- Condizioni di non idealità;
- Influenza di resistenze diffusionali;
- Cascata di n reattori;
- Reattore singolo con ricircolo;
- Reattore con flusso a pistone (PFR);
- Reattore discontinuo batch;
- Reattore fed batch;
- Intervalli di stabilità di funzionamento di un reattore biologico
e rese attese per la produzione di biomassa e/o prodotto;
- Elementi di tecnologia dei fermentatori: materiali da costruzione, controllo e regolazione;
- Esempi di applicazioni industriali

3. Aerazione ed agitazione di reattori

- Criteri fondamentali e formulazione matematica;
- Trasferimento di materia e di quantità di moto;
- Aerazione senza agitazione meccanica, influenza delle condizioni operative, altezza dei reattori, flusso, equi e contro –corrente;
- Trasferimento di ossigeno in presenza di agitazione meccanica.


Modulo: Laboratorio
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Esercitazioni pratiche in laboratorio inerenti le cinetiche di biodegradazione di sostanza organica e svolgimento di esercitazioni numeriche inerenti le tematiche affrontate nel corso di Bioreattori (teoria).

Modalità d'esame

Modulo: Teoria
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L’esame consiste in una o più prove scritte, con esercizi numerici e domande teoriche a risposta multipla, ed una eventuale prova orale.
Costituiscono elemento di valutazione le tesine relative alle esperienze di laboratorio di bioreattori


Modulo: Laboratorio
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L’esame consiste nella stesura di tesine relative alle esperienze di laboratorio che costituiscono elemento di valutazione per l’esame di Bioreattori (teoria)

Statistiche per i requisiti di trasparenza (Attuazione Art. 2 del D.M. 31/10/2007, n. 544)

Statistiche esiti
Esiti Esami Esiti Percentuali Media voti Deviazione Standard
Positivi 61.11% 26 3
Respinti --
Assenti 38.88%
Ritirati --
Annullati --
Distribuzione degli esiti positivi
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 30 e Lode
9.0% 0.0% 0.0% 0.0% 9.0% 0.0% 0.0% 0.0% 9.0% 36.3% 9.0% 9.0% 18.1% 0.0%

Valori relativi all'AA 2009/2010 calcolati su un totale di 18 iscritti. I valori in percentuale sono arrotondati al numero intero più vicino.