13.1 Sterilizzazione del terreno Sterilizzazione dell aria Digestore

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1 13 FERMENTAZIONI I processi biotecnologici sono molto diversi fra loro, ma è possibile tracciare uno schema generico da adattare ai diversi casi. Sono riportati di seguito due fermentatori: la figura in alto rappresenta il tipo agitato meccanicamente mentre quella in basso rappresenta una apparecchiatura ad agitazione pneumatica (air-lift). Il reattore agitato meccanicamente è sempre utilizzato per lo sviluppo del catalizzatore biologico come prefermentatore. Il fermentatore vero e proprio può essere sia di tipo agitato meccanicamente che air-lift. Le fermentazioni sono comunemente condotte in discontinuo. In ciascun fermentatore sono inseriti i seguenti controlli: - il controllo di ph che determina l aggiunta di acido o base per mantenere l ambiente di fermentazione al giusto valore di ph, - il controllo di temperatura che regola l acqua di raffreddamento del reattore, - il controllo della quantità di schiuma presente nel reattore che regola l aggiunta dell agente antischiuma, - il controllo dell ossigeno disciolto per regolare la quantità di aria che è necessario aggiungere, - il controllo della pressione che regola lo scarico dei gas. 37

2 13.1 Sterilizzazione del terreno La sterilizzazione del terreno da immettere nel fermentatore e nel prefermentatore si realizza in un sistema a tre scambiatori di calore che permette un recupero dell energia termica Sterilizzazione dell aria L aria deve essere sterilizzata, allo scopo si utilizzano piccoli filtri in cartucce. Questi apparecchi sono molto efficaci, ma tendono ad intasarsi facilmente con l umidità. Il sistema utilizzato prevede un compressore ed un trattamento di deumidificazione (con recupero di calore) prima dell ingresso dell aria nella cartuccia filtrante Digestore Per la digestione di fanghi si utilizzano impianti diversi dai fermentatori: i digestori Lo schema sotto si riferisce ad un digestore monostadio continuo. Il fango in entrata viene inviato, insieme a fango di riciclo, al riscaldamento con acqua prima dell ingrasso nell apparecchiatura principale. L acqua è preventivamente riscaldata in un forno a serpentino che brucia parte del biogas prodotto dall impianto. A destra del di gestore un riciclo di fango permette un blando rimescolamento; i numeri 2 e 3 si riferiscono a prese campione del surnatante. Il numero 1 indica l ingresso del correttore di acidità, di solito Na 2 CO 3. Dal basso viene estratto il prodotto mineralizzato, in alto esce il gas prodotto. 38

3 APPENDICI Appendice 1 Esercitazione per il trasporto meccanico dei solidi. Schema di produzione industriale della calce idrata.in polvere. Per l esercitazione riportare in uno schema che segua le norme UNIChim. Il materiale di partenza è l'ossido di calcio, ottenuto per dissociazione termica del calcare, secondo la reazione : CaCO 3 CaO + CO 2 -Q 1 L'ossido di calcio, reagendo con acqua, si trasforma in idrossido di calcio (calce spenta): CaO + H 2 O Ca(OH) 2 + Q 2 sviluppando calore che vaporizza l'acqua, inviata in eccesso calcolato nel mescolatore-idratatore. 1. Tramoggia ossido di calcio. 2. Coclea. 3. Dosatore dell'ossido. 4. Mescolatore-idratatore. 5. Serbatoio dell'acqua fredda. 6. Scambiatore di calore del vapore e camino di scarico gas. 7. Elevatore a tazze. 8. Silos di maturazione del Ca(OH) 2 9. Coclea. 10. Elevatore a tazze. 11. Separatore a vento. 12. Elevatore a tazze. 13. Mulino a martelli. 14. Silos calce idrata polvere. 15. Scarico della calce idrata in polvere. 16. Ventilatore di circolazione aria 39

4 Appendice 2 Esercitazione per la macinazione a ciclo chiuso. Schema di produzione industriale del carbonato di calcio in polvere. Per l esercitazione riportare in uno schema che segua le norme UNIChim. Lo schema riportato nel grafico rappresenta il processo di produzione di carbonato di calcio in polvere, a partire da calcare di alto grado di purezza: l'impianto è costituito esclusivamente da apparecchiature di frantumazione e classificazione, con elementi intermedi di trasporto e di dosatura. 1. Frantoio calcare. 2. Elevatore a tazze. 3. Vaglio a scosse. 4. Tramoggia. 5. Dosatore. 6. Mulino a martelli. 7. Elevatore. 8. Vibrovaglio 9. Tramoggia. 10. Coclea. 11. Mulino pendolare con circuito d'aria 12. Ciclone di separazione. A - Scarto di frantumazione. B - Scarto di granitura. 40

5 Appendice 3 Esercitazione per l estrazione con solventi solido - liquido. Schema di produzione industriale di estrazione dei grassi da materie prime vegetali macinate. Per l esercitazione riportare in uno schema che segua le norme UNIChim sostituendo alla rettifica una distillazione in corrente di vapore continua. Le farine da sgrassare si mandano, attraverso dosatore, nell'estrattore continuo a tazze. Il solvente, in parte fresco e in parte riciclato temporaneamente stoccato nel serbatoio D, entra in alto nell'estrattore dalla parte sinistra ove giungono le tazze in cui c'è materiale quasi esaurito. Percolando attraverso tutta la serie di tazze ascendenti di sinistra il solvente si carica progressivamente del grasso che estrae e poi, ripreso dalla pompa G1, viene reimmesso nell'estrattore in alto a destra dove scontra il materiale di nuova carica. Di conseguenza si satura di grasso prima di arrivare alla pompa G2 che lo manda al filtro PF. È evidente che le tazze con il loro carico procedono in controcorrente col solvente a sinistra e in equicorrente a destra. La farina in lavorazione viene impoverita di grasso a destra e ne viene quasi del tutto privata a sinistra, arrivando carica di solvente a scaricarsi su un trasportatore a coclea (visibile in figura solo per la parte esterna all'estrattore) che la convoglia al tunnel di ricupero del solvente per strippaggio con vapor d'acqua. La farina scaricata da TR può servire come mangine, dopo ulteriori depurazioni e congrui bilanciamenti. Stessa sorte tocca ai pannelli estratti da PF. Il solvente carico di grasso passa, dopo filtrazione, a ricupero in C: colonna di distillazione che dal basso fornisce in stato liquido il grasso desolventato. Il solvente condensato, unito a quello ricuperato dal decantatore SV, viene riciclato. ES estrattore a tazze PD dosatore a stella T trasportatore a coclea TR tunnel di ricupero PF filtropressa C colonna di rettifica E 1, E 2 condensatori D serbatoio polmone SV separatore E 3 bollitore G 1-5 pompe S a scarico acque 41

6 Appendice 4 Esercitazione per la fermentazione. Schema di produzione industriale di un prodotto di fermentazione. Per l esercitazione riportare in uno schema che segua le norme UNIChim. La preparazione dell inoculo si rappresenta soltanto a partire dal prefermentatore. R 1-3 fermentatori D serbatoio C pompa E 1-5 scambiatori di calore P compressore DC ciclone DF filtro F motore elettrico 1,2,3,4, componenti del terreno 5,6 acidi o basi 42