Esercizio gruppo 1 (rif rancan)



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24.01.2018
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LABORATORIO DI FONDAMENTI DI PROCESSI E IMPIANTI BIOTECNOLOGICI

AA 2013-2014
ESERCITAZIONI DI

RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DI IMPIANTI
Docente e tutors:

Francesco Fatone, Letizia Zanetti, Simos Malamis
GRUPPO A: Trattamento di residui organici industriali non tossici
Il processo di trattamento anaerobico di effluenti industriali non tossici risulta più economico quando il contenuto di BOD è maggiore di 3000 mg/L e produce un fango ad alto contenuto di materiale organico. Questo processo è applicato agli effluenti delle industrie farmaceutiche, chimiche, della birra, di conservazione della carne e alimentati in genere.

L'impianto tipico consta delle seguenti sezioni:



  • fermentazione anaerobica con alimentazione continua, agitazione e temperatura controllata

  • degasaggio dell'effluente di fermentazione in ciclone

  • trattamento biologico aerobico del supernatante anaerobico per portare i parametri ai valori richiesti per lo scarico

  • trattamento di sedimentazione per il riciclo dei fanghi attivi in testa alla fermentazione anaerobica

  • trattamento di flottazione ad aria disciolta del chiarificato e scarico dell'effluente depurato


a- Disegnare lo schema a blocchi dell’impianto biotecnologico industriale sopra descritto.

b- Utilizzando la simbologia UNICHIM, e/o le librerie dei software disponibili, disegnare lo schema di marcia semplificato dell'impianto. Si consideri che: (a) l'aerazione del trattamento biologico aerobico e della flottazione ad aria disciolta è effettuata con centrifughe o ventilatori; (b) il fermentatore anaerobico è dotato di camicia di termostatazione; (c) i sollevamenti sono effettuati tramite pompe generiche

GRUPPO B: ESTRAZIONE E PURIFICAZIONE DEGLI AMMINOACIDI
Nella produzione di acido glutammico, dopo la fase biotecnologica, il terreno dal fermentatore contenente circa 50-60 g/L di acido glutammico e centrifugato per allontanare le cellule e le sostanze in sospensione. La soluzione limpida è trattata con acido cloridrico e passata su una resina a scambio ionico da cui, per eluizione, viene recuperato l'acido glutammico. Il glutammato monosodico è dunque preparato sciogliendo tale acido in acqua, neutralizzando la soluzione con soda caustica e decolorandola con carbone attivo. I cristalli sono poi separati per centrifugazione e, dopo essiccamento, vagliati per ottenere frazioni con limiti ristretti di granulometria, e stoccati in magazzino.
a- Disegnare lo schema a blocchi della parte di impianto biotecnologico industriale sopra descritto.

b- Utilizzando la simbologia UNICHIM, e/o le librerie dei software disponibili, disegnare lo schema di marcia semplificato dell'impianto. Si consideri che: (a) le centrifughe sono continue a coclea; (b) la vagliatura è ottenuta con macchina a tamburo; (c) la colonna di scambio ionico è del tipo a riempimento; (d) il reattore di cristallizzazione è rappresentabile come un tank termostatato con camicia; (e) i sollevamenti sono effettuati tramite pompe generiche; (f) l'essiccatore è a piani.
GRUPPO C: ESTRAZIONE DELLA PENICILLINA DAI BRODI DI COLTURA
Dopo la fermentazione si separa la biomassa in macchina centrifuga e inizia il recupero della penicillina che deve tener conto delle caratteristiche della sostanza (è un acido carbossilico di media forza). Per poterla estrarre dalla fase acquosa, si acidifica per spostare l’equilibrio verso la forma indissociata, ma si deve raffreddare a bassa temperatura perché la penicillina non è stabile in ambiente acido. Per lo stesso motivo si usano degli estrattori centrifughi ad alta efficienza per minimizzare la permanenza a basso pH. Dopo l’estrazione si tratta con una base acquosa e, aggiustando il pH, si fa precipitare. Segue la separazione su centrifuga ed il lavaggio del precipitato cristallino che poi viene essiccato e stoccato
a- Disegnare lo schema a blocchi della parte di impianto biotecnologico industriale sopra descritto.

b- Utilizzando la simbologia UNICHIM, e/o le librerie dei software disponibili, disegnare lo schema di marcia semplificato dell'impianto. Si consideri che: (a) le centrifughe sono continue a coclea; (b) correzione pH ed estrazione con solvente si operano in tank completamente miscletai e termostatati con camicia (d) il reattore di cristallizzazione è rappresentabile come un tank termostatato con camicia; (e) i sollevamenti sono effettuati tramite pompe generiche; (f) l'essiccatore è a piani.

GRUPPO D: IMPIANTO DI PRODUZIONE BIOGAS DA SCARTI AGROINDUSTRIALI
La bioproduzione "wet" di biogas da frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) può avvenire tramite co-digestione anaerobica con diverse matrici organiche. Generalmente un impianto può operare secondo le seguenti operazioni. La FORSU da raccolta differenziata è alimentata ad un estrusore da cui l'effluente solido viene inviato a compostaggio e quello liquido viene miscelato con altri scarti organici ed alimentatato al digestore anaerobico (termostatato in mesofilia). Il biogas prodotto viene stoccato in gasometro a campana, quindi filtrato e trattato in Venturi-scrubber per l'upgrading a biometano. La miscela solido-liquido viene centrifugata per mandare la parte solida al compostaggio e la parte liquida al trattamento biologico aerobico e, dopo, allo scarico.
a- Disegnare lo schema a blocchi della parte di impianto biotecnologico industriale sopra descritto.

b- Utilizzando la simbologia UNICHIM, e/o le librerie dei software disponibili, disegnare lo schema di marcia semplificato dell'impianto. Si consideri che: (a) le centrifughe sono continue a coclea; (b) i sollevamenti sono effettuati tramite pompe generiche; (c) l'aerazione del trattamento aerobico è operata con ventilatore; (d) il biodigestore è dotato di serpentino interno di termostatatazione.




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