N. MATRICOLA: CONTROLLO E SICUREZZA DEI PROCESSI PRODUTTIVI IN AMBITO FARMACEUTICO APPELLO 12 GENNAIO 2016 ESERCIZIO 1

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1 NOME: N. MATRICOLA: CONTROLLO E SICUREZZA DEI PROCESSI PRODUTTIVI IN AMBITO FARMACEUTICO APPELLO 12 GENNAIO 2016 Informazioni sulla valutazione delle risposte: nel caso di domande con risposte multiple, più di una risposta può essere giusta; nel caso di risposta sbagliata verranno tolti 0.25 punti; nel caso di risposte contenenti valori numerici si richiede di riportare i calcoli che hanno portato a tali risultati, altrimenti, anche nel caso di risposta giusta, non verrà assegnato alcun punteggio. ESERCIZIO 1 In condizioni stazionarie, in un condotto di diametro 5 cm transita una soluzione acquosa (si consideri la densità dell acqua) ad una velocità di 1,5 m/s, si valuti la portata volumetrica e massiva di acqua trasportata. ESERCIZIO 2 Per regolare la portata di una pompa centrifuga si può agire su: a) valvola di mandata; b) numero di giri; c) valvola sull aspirazione. ESERCIZIO 3 A parità di portata e ad impianto realizzato si vuol aumentare la prevalenza, in che modo opererò?: a) metterò un altra pompa in serie a quella presistente; b) metterò un altra pompa in parallelo a quella presistente; c) metterò una pompa centrifuga a girante multipla. ESERCIZIO 4 Se si vuol far superare ad un gas lungo un circuito livelli di pressione pari ad una prevalenza H = 1 atm. si usa: a) una pompa b) un ventilatore c) un compressore 1

2 ESERCIZIO 5 I ventilatori prementi sono inseriti: d) alla fine del circuito di ventilazione; e) in una posizione intermedia del circuito di ventilazione; f) all inizio del circuito di ventilazione. Quando c è la necessità di utilizzarli in tale posizione? ESERCIZIO 6 In che modo viene classificato il vapore nel industria farmaceutica e quale è il suo utilizzo? ESERCIZIO 7 Quale reattore permette di operare a basse concentrazioni di reagenti a parità di conversione? a) PFR; b) Batch; c) CSTR. ESERCIZIO 8 Quali sono i principali sistemi di protezione di un reattore chimico, che consentono di limitare i danni al reattore, alle persone e all ambiente? oltre che elencarli fornire una breve descrizione di ciascuno. 2

3 ESERCIZIO 9 Nel caso di un sistema di reazioni multiple in parallelo: 1. B PRODUCT (prodotto desiderato) r1 k1cb B BYPRODUCT2 r2 k 2CB a parità di temperatura, dire se vi è un reattore tra quelli riportati che permette di avere selettività più alta. Giustificare la risposta (S è un diluente e X B è la conversione di B raggiunta) ESERCIZIO 10 Il processo reattivo A ½ P (r A = kc A, k = 1 h -1 ) è condotto in fase liquida in un reattore batch; il tempo morto t m (tempo di carico + scarico) è di 30 min. Nel reattore è inizialmente presente solo il reagente A (C A0 = 5 mol/l). Il tempo di reazione t R necessario al fine di evitare che partano altre reazioni indesiderate è 2 h e il Volume del reattore è 1500 L. Si valuti la conversione raggiunta a tale tempo di reazione e la produzione oraria di P in kmol/h. ESERCIZIO 11 Facendo uso del diagramma igrometrico allegato si individui tra: a) aria avente T bs (bulbo secco) = 40 C e T rugiada = 10 C, b) aria avente T bs (bulbo secco) = 20 C e T rugiada = 10 C, quale ha minore capacità essiccante? 1) a) 2) b) 3) hanno la stessa capacità essiccante. ESERCIZIO 12 Il raffreddamento di aria umida a pressione costante produce: a) diminuzione di umidità relativa; b) aumento di umidità relativa; c) aumento della temperatura di rugiada. 3

4 ESERCIZIO 13 Nel caso in cui si vuole essiccare in tempi relativamente brevi una sospensione di particelle solide, facilmente ossidabili, si può pensare di utilizzare un: a) essiccatore a letto fluidizzato ad azoto; b) essiccatore a vassoi sottovuoto; c) essiccatore spray ad azoto. ESERCIZIO 14 Si devono asportare 150 kg/h di acqua da un solido umido. A tale scopo si utilizza aria atmosferica a 15 C e 50% di U.R. che viene riscaldata a 45 C nel riscaldatore E1. Dopo aver svolto l'azione essiccante, l aria esce dall'essiccatore con 90% di U.R.. Determinare la portata di aria essiccante, in kg a.s. /h, necessaria e la potenza termica, in kw, richiesta per il riscaldamento dell aria nel riscaldatore E1. Si riporti sul diagramma igrometrico allegato il percorso dell aria essiccante da 0 a 1 e da 1 a 1*. E1 ESERCIZIO 15 Illustrare le ragioni che portano a preferire la liofilizzazione in alternativa all essiccamento tradizionale per la rimozione di solvente da prodotti/formulazioni farmaceutici. 4

5 ESERCIZIO 16 Un manometro a mercurio misura la pressione in un punto di una tubazione in cui scorre un gas. Il dispositivo è predisposto per la misurazione della pressione Se la pressione del gas nel punto di misura è pari a 2 atm, il dislivello h del fluido del manometro risulta pari a a) 760 mm b) 1520 mm c) 380 mm Si giustifichi con il calcolo ESERCIZIO 17 Su un serbatoio è montato un manometro predisposto per la rilevazione della pressione relativa. Se la pressione assoluta all interno del serbatoio (pressione atmosferica esterna 1 atm) è pari a 1 atm, il manometro indicherà una pressione di: a) 2 atm b) 0 atm c) -1 atm Si giustifichino con il calcolo la/le risposte corrette ESERCIZIO 18 Si vuole utilizzare un manometro per misurare la pressione relativa all interno di un serbatoio. La pressione esterna è di 1 atm e la pressione interna può variare tra 1,00 e 1,05 atm. Il liquido più indicato è: a) Mercurio (d=13,6 g/cm 3 ) b) Acqua (d=1 g/cm 3 ) c) Alcool etilico (d=0,79 g/cm 3 ) Si giustifichi la/le risposte 5

6 ESERCIZIO 19 Una tubazione trasporta 30 m 3 /h di metano (CH 4 ) a 25 C. Se la densità del gas è 1300 g/m 3, la pressione relativa del gas nella tubazione (pressione atmosferica esterna 1 atm) è: a) 2 atm b) 1 atm c) 14,7 psi La portata massiva del gas è: a) 39 kg/h b) 23 kg/h c) kg/h Si giustifichino con il calcolo la/le risposte corrette ESERCIZIO 20 La misurazione diretta della portata massiva può essere effettuata mediante: a) Misuratori a ultrasuoni b) Misuratori ad effetto Coriolis c) Venturi ESERCIZIO 21 In uno scambiatore, un fluido viene raffreddato da 190 K a 150 K impiegando un fluido che si riscalda da 130 K a 160 K. Si individui l assetto/gli assetti dello scambiatore, se ne disegni l andamento del profilo di temperatura e si calcoli la differenza media logaritmica di temperatura, sia in K che in F. 6

7 ESERCIZIO 22 Nell immagine è raffigurato un ESERCIZIO 23 In un reattore incamiciato il coefficiente globale di scambio della camicia è 450 W/m 2 K. Per mantenere all interno del reattore, in cui avviene una reazione endotermica, una temperatura di 50 C viene fatto circolare in camicia vapor acqueo saturo a 100 C che cede solo calore latente di condensazione. Sapendo che la superficie di scambio della camicia è 20 m 2, la potenza termica trasferita è pari a: a) 450 kw b) 450 W c) Non è possibile calcolare la potenza termica Si giustifichi con il calcolo l eventuale risposta corretta ESERCIZIO 24 Nel caso di centrifugazione di ingredienti attivi ad elevato profilo tossicologico la/le apparecchiature preferibili sono: a) Centrifughe a inversione di sacca filtrante b) Centrifughe ad asse verticale con prelievo della sacca filtrante dall alto c) Centrifughe peeler 7

8 ESERCIZIO 25 Due reattori incamiciati dello stesso volume e identica geometria trasferiscono rispettivamente le potenze termiche Q 1 e Q 2 con Q 1 > Q 2. Se i due reattori operano con la stessa forza motrice ΔT si avrà: a) U 1 = U 2 b) U 1 < U 2 c) U 1 > U 2 Si giustifichi la risposta ESERCIZIO 26 Per il cammino di cristallizzazione realizzato per aggiunta di antisolvente si indichi la variabile di processo in ascissa. Si descriva il sistema cristallizzante ai punti: Punto 1: tipo soluzione/presenza cristalli/meccanismo cristallizzazione Punto 2: tipo soluzione/presenza cristalli/meccanismo cristallizzazione Punti 4 e 6: tipo soluzione/presenza cristalli/meccanismo cristallizzazione Punti 3 e 5: tipo soluzione/presenza cristalli/meccanismo cristallizzazione 8

9 ESERCIZIO 27 Quali tra i seguenti misuratori di temperatura sono costituiti da materiali conduttori: a) Le termocoppie b) I termistori c) Le termoresistenze ESERCIZIO 28 Una soluzione satura di un API viene sottoposta a cristallizzazione per evaporazione del solvente a temperatura costante. Per conseguire una resa di cristallizzazione del 60% quale percentuale di volume di solvente è necessario evaporare? a) 40% b) Non è possibile effettuare il calcolo c) 60% Si giustifichi con il calcolo la risposta corretta ESERCIZIO 29 Nel trasferimento di calore per convezione naturale: a) Il moto relativo tra i corpi che scambiano calore è causato da fenomeni naturali b) Il moto relativo tra i corpi che scambiano calore è generato dallo scambio termico in corso c) Il moto relativo tra i corpi che scambiano calore è causato da dispositivi meccanici ESERCIZIO 30 Cristallizzazione per aggiunta di antisolvente: nel passaggio da scala pilota a scala industriale si dovrà garantire (giustificare la/le risposte indicate come corrette): a) Una adeguata agitazione b) Un adeguato trasferimento di potenza termica per l evaporazione del solvente c) Un adeguato trasferimento di potenza termica per il raffreddamento 9

10 Diagramma igrometrico allegato 10