Umberto ARENA
Insegnamento di IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI FARMACI
Corso di laurea magistrale a ciclo unico in FARMACIA
SSD: ING-IND/25
CFU: 3,00
ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 24,00
Periodo di Erogazione: Annualità Singola
Italiano
Lingua di insegnamento | ITALIANO |
Contenuti | Elementi fondamentali dei bilanci di materia ed energia di processi chimici, partendo dalle equazioni generali di bilancio fino allo sviluppo di esempi calcolativi per processi di complessità crescente, con particolare attenzione agli aspetti di utilità per impianti di produzione dei farmaci diversi. |
Testi di riferimento | R.M. Felder, R.W. Rousseau, L.G. Bullard (2016) Elementary Principles of Chemical Processes, 4rd ed., J. Wiley ISBN-13: 978-0-470-61629-1 |
Obiettivi formativi | L’insegnamento si prefigge di descrivere gli aspetti fondamentali per il dimensionamento di impianti di produzione dei farmaci. Dopo brevi richiami su metodi di calcolo e sul significato delle principali variabili di interesse nell’industria di processo, lo studente acquisirà gli strumenti per effettuare bilanci di materia e di energia su processi diversi, in presenza o meno di reazione, in reattori continui, semicontinui o discontinui, principalmente in regime stazionario. |
Prerequisiti | Conoscenze e abilità fornite dai corsi di Chimica generale ed inorganica |
Metodologie didattiche | Il corso è prevalentemente organizzato con lezioni frontali, supportate dalla distribuzione preliminare del file pdf delle slide che verranno usate a lezione, con riferimenti precisi al principale libro di testo. Molte lezioni saranno incentrate su esercitazioni numeriche, con impiego di tabelle anch'esse distribuite nella prime lezioni del corso. Gli studenti saranno coinvolti continuamente nello sviluppo dei problemi numerici da risolvere. |
Metodi di valutazione | Prova scritta con esercitazioni numeriche e domande. La prova sarà unica, con aspetti calcolativi e alcune domande di teoria, con una durata variabile tra 1,5 e 2 ore, durante la quale sarà possibile consultare tabelle e dati, forniti durante il corso. |
Altre informazioni | È disponibile materiale di supporto on-line. |
Programma del corso | 1. Bilanci di materia per impianti industriali. L’equazione generale di bilancio: bilanci su processi continui in stato stazionario; bilanci su processi discontinui e semicontinui. Calcoli di bilanci di materia per processi con singole unità: diagrammi di flusso; basi di calcolo; procedura generale di calcolo. Calcoli di bilanci di materia per processi con unità multiple: procedura generale; riciclo e bypass; spurgo. Stechiometria delle reazioni chimiche: rapporto stechiometrico; reagenti limitanti ed in eccesso; conversione frazionaria ed estensione della reazione; equilibrio chimico; reazioni multiple, resa e selettività. Calcoli di bilanci di materia sulle specie molecolari ed atomiche. Reazioni di combustione: aria teorica ed eccesso d’aria. Sistemi a singola fase: densità di solidi e liquidi; gas ideali (equazione di stato; miscele di gas ideali); equazioni di stato per gas non-ideali. |
English
Teaching language | Italian |
Contents | Elementary principles of chemical processes, starting from the general equation of material and energy balances for non-reactive and reactive processes, with a particular focus on case studies related to manufacturing plants for different drugs. |
Textbook and course materials | R.M. Felder, R.W. Rousseau, L.G. Bullard (2016) Elementary Principles of Chemical Processes, 4rd ed., J. Wiley ISBN-13: 978-0-470-61629-1 |
Course objectives | The course aims to provide a general framework about the principles of the industrial production of different kind of drugs. A specific attention will be given to the fundamental tools to develop material and energy balances on manufacturing processes, in continuous, batch or semi-batch systems, with or without the occurrence of a chemical reaction, mainly at steady state. |
Prerequisites | Knowledge and skills provided by the courses of General and Inorganic Chemistry |
Teaching methods | The course is mainly organized in front desk lectures, supported by the preliminary distribution of pdf files containing most of the slides that will be utilized, and references to the main textbooks. In several cases, numerical exercises will be implemented with the full involvement of the audience and the utilization of numerical tables, also taken from the main textbooks. |
Evaluation methods | Written test containing numerical exercise and questions. There will be just one written test, with an available time of 1.5-2 h. During the test it will be possible to utilize table and data, provided during the course. |
Other information | Support material is available on-line. |
Course Syllabus | 1. Mass balance calculations for industrial plants. The general balance equation: balances on continuous steady-state processes; integral balances on batch and semibatch processes. Balances on single-unit processes: flowchart, basis of calculation; scale-up; general procedure for single-unit process material balance calculations. Balances on multiple-unit processes: general procedure; recycle and bypass; purge. Chemical reaction stoichiometry: stoichiometric ratio; limiting and excess reactants; fractional conversion and extent of reaction; chemical equilibrium; multiple reactions, yield and selectivity. Balances on reactive processes: balances on molecular and atomic species. Combustion reactions: theoretical and excess air. Single-phase systems: liquid and solid densities; ideal gases (equation of state; ideal gas mixtures); equations of state for non-ideal gases. |