CONTROLLO E SICUREZZA DEI PROCESSI PRODUTTIVI IN AMBITO FARMACEUTICO PRE-APPELLO 19 DICEMBRE 2015

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1 NOME: N. MATRICOLA: CONTROLLO E SICUREZZA DEI PROCESSI PRODUTTIVI IN AMBITO FARMACEUTICO PRE-APPELLO 19 DICEMBRE 2015 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 10 cm transita una soluzione acquosa (si consideri la densità dell acqua) ad una velocità di 1 m/s, si valuti la portata volumetrica e massiva di acqua trasportata. ESERCIZIO 2 Per regolare la portata di una pompa volumetrica si può agire su: a) valvola di mandata; b) valvola di aspirazione; c) numero di giri. ESERCIZIO 3 Si devono trasferire 400 L/min di acqua da un serbatoio ad un altro. La prevalenza del circuito è di 10 m.c.a. Sapendo che il rendimento della pompa centrifuga utilizzata è η = 0,75, quanto sarà la potenza utile, Wu, e quella assorbita, Wa (W o kw)? 1

2 ESERCIZIO 4 Se il carico idraulico nella posizione 1 è 5 m.c.a. e il carico idraulico nella posizione 2 è 4.5 m.c.a. Quant è la perdita di carico lungo il circuito in atm? 2 1 ESERCIZIO 5 I ventilatori aspiranti 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 Secondo la Farmacopea Europea in che modo viene classificato l acqua utilizzata in ambito farmaceutico e quale è il suo utilizzo in breve? ESERCIZIO 7 Quale reattore permette di avere un accurato controllo del tempo di reazione? a) PFR; b) CSTR; c) Batch. 2

3 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. ESERCIZIO 9 Nel caso di un sistema di reazioni multiple in parallelo: 1. B PRODUCT (prodotto desiderato) r 1 = k1cb 2. B BYPRODUCT2 r 2 = 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 2A P (r A = kc A 2, k = 5 L/(mol h)) 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 = 10 mol/l). Il tempo di reazione t R necessario al fine di evitare che partano altre reazioni indesiderate è 1 h e il Volume del reattore è 2000 L. Si valuti la conversione raggiunta a tale tempo di reazione e la produzione oraria di P in kmol/h. 3

4 ESERCIZIO 11 Facendo uso del diagramma igrometrico allegato si individui tra: a) aria avente T bs (bulbo secco) = 40 C e T rugiada = 15 C, b) aria avente T bs (bulbo secco) = 20 C e T rugiada = 10 C, quale ha maggiore capacità essiccante? 1) a) 2) b) 3) hanno la stessa capacità essiccante. ESERCIZIO 12 Il riscaldamento di aria umida a pressione costante produce: a) diminuzione di umidità relativa; b) aumento di umidità relativa; c) diminuzione della temperatura di rugiada. ESERCIZIO 13 Nel caso in cui si vuole essiccare in tempi relativamente brevi un solido umido, facilmente ossidabile, sottoforma di particelle di granulometria uniforme si può pensare di utilizzare un: a) essiccatore a letto fluidizzato ad azoto; b) essiccatore a vassoi ad aria; c) essiccatore spray ad azoto. ESERCIZIO 14 Si devono asportare 200 kg/h di acqua da un solido umido. A tale scopo si utilizza aria atmosferica a 10 C e 50% di U.R. che viene riscaldata a 50 C nel riscaldatore E1. Dopo aver svolto l'azione essiccante, l aria esce dall'essiccatore con 85% 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 In che cosa consistono le fasi di essiccamento primario ed essiccamento secondario in un ciclo di liofilizzazione? 4

5 ESERCIZIO 16 Nella tubazione scorre un gas. Nel manometro a mercurio riportato in figura il dislivello tra i due rami è di 50 mm. Si completi, esplicitando i calcoli: a) la pressione del gas a valle della strozzatura è di quella del fluido a monte di atm b) la caduta di pressione del fluido attraverso la strozzatura è pari a kpa 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 5 atm, il manometro indicherà una pressione di: a) 4 atm b) 6 atm c) 405,3 KPa Si giustifichino con il calcolo la/le risposte corrette ESERCIZIO 18 Una tubazione trasporta 15 m 3 /h di metano (CH 4) a 30 C. Se la portata massiva è pari a 29 kg/h e la pressione atmosferica esterna è 1 atm, la pressione relativa del gas nella tubazione è. a) 1520 mm Hg b) 2 atm c) kpa Si giustifichino con il calcolo la/le risposte corrette 5

6 ESERCIZIO 19 Nell immagine è raffigurato un misuratore a molla tipo Bourdon per misurazioni di pressione assoluta. Nel caso in cui il cursore sia posizionato sul valore 10 psi (1 atm = 14,7 psi) con pressione esterna 1 atm, il serbatoio sarà: a) In depressione b) In pressione c) A pressione atmosferica ESERCIZIO 20 Il peso specifico di una sostanza è: a) Adimensionale b) Ha le stesse dimensioni della densità c) È l inverso della densità ESERCIZIO 21 Per i due fluidi: T in/t out fluido caldo 190 K/150 K T in/t out fluido freddo 100 K/130 K si disegni l andamento dei profili di temperatura in assetto equi e controcorrente e si calcoli per entrambi la differenza media logaritmica di temperatura, sia in K che in F. 6

7 ESERCIZIO 22 Nell immagine è raffigurata una impiegata in operazioni di ESERCIZIO 23 In un reattore incamiciato il coefficiente globale di scambio della camicia è 380 W/m 2 K. Per mantenere all interno del reattore una temperatura di 50 C viene fatto circolare in camicia un fluido che entra a 90 C ed esce a 70 C. Sapendo che la potenza termica trasferita è pari a 150 kw, la superficie di scambio della camicia è: a) 30 m 2 b) 14 m 2 c) Non è possibile calcolare la superficie di cambio Si giustifichi con il calcolo l eventuale risposta corretta ESERCIZIO 24 L accrescimento dei cristalli: a) Dipende dalla sovrasaturazione b) È il regime prevalente nella zona di metastabilità c) Procede con una velocità inversamente proporzionale alla sovrasaturazione 7

8 ESERCIZIO 25 Se in un reattore incamiciato del volume di L la superficie di scambio permette di trasferire una potenza termica Q con una forza motrice ΔT, un reattore incamiciato (della stessa geometria) del volume di 1000 L potrà trasferire, con la stessa forza motrice, una potenza termica: a) 0,10 Q b) < 0,10Q c) > 0,10Q Si giustifichi la risposta ESERCIZIO 26 Il seguente cammino di cristallizzazione si realizza per Si indichi la variabile di processo in ascissa. Si descriva lo stato del sistema (tipo di soluzione, presenza o meno di cristalli, regime di cristallizzazione) al Punto 1: Punto 2: Punti 3 e 4: 8

9 ESERCIZIO 27 La camicia di un reattore è attraversata da un fluido riscaldante, che entra a 80 C ed esce a 40 C. Se la portata del fluido è pari a 750 kg/h e la potenza termica scambiata è 50 kw, quale sarà il calore specifico del fluido? a) 10 J/g C b) 6 kj/kg C c) 6 J/g C Si giustifichi con il calcolo, ESERCIZIO 28 Una soluzione satura di un API viene sottoposta a cristallizzazione per raffreddamento a volume costante. Per conseguire una resa di cristallizzazione dell 80% di quante volte deve diminuire la solubilità? a) Quattro volte b) Non è possibile effettuare il calcolo c) Cinque volte Si giustifichi con il calcolo la risposta corretta ESERCIZIO 29 Secondo l equazione di Darcy la portata di filtrato (a parità di spessore del pannello): a) E direttamente proporzionale alla differenza di pressione e inversamente proporzionale alla superficie filtrante a) E direttamente proporzionale alla differenza di pressione e direttamente proporzionale alla superficie filtrante b) E direttamente proporzionale alla differenza di pressione e non dipende dalla superficie filtrante ESERCIZIO 30 Nel caso si desideri filtrare ed essiccare nella stessa apparecchiatura ed in presenza di fenomeni di fessurazione del pannello, la/le apparecchiature preferibili sono: a) Centrifughe a inversione di sacca filtrante b) Filtri essiccatori dotati di sistema di agitazione c) Filtri essiccatori provi del sistema di agitazione 9

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11 Diagramma igrometrico allegato 11