Corso di IMPIANTI INDUSTRIALI IN BIOTECNOLOGIE Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it Università di Perugia Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari-Industriali Anno Accademico 2010-2011 Corso di IMPIANTI INDUSTRIALI IN BIOTECNOLOGIE Docente: Prof. Francesco Castellani Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Perugia Via Duranti 67 - 06125 Perugia (ITALY) Interno sede: 075-5853709 Email: castellani@unipg.it 1

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it PROGRAMMA Generalità sugli impianti industriali Gestione di un impianto industriale Diagrammi di flusso di un processo I bilanci di massa e di energia per un processo biotecnologico I processi di pre-trattamento e post-trattamento Ingegneria dei Bioreattori Classificazione dei bioreattori Scelta della configurazione Analisi dei fattori di scala Il moto dei fluidi all'interno dei bioreattori Gli scambi di calore nei bioreattori Monitoraggio e controllo Metodi numerici per il dimensionamento di un processo Risoluzione dei bilanci di massa e di energia Dimensionamento dei sistemi di agitazione e degli scambiatori di calore Analisi di alcune applicazioni. Esempi di impianti di fermentazione industriale Processi di produzione di prodotti di largo consumo nell'industria farmaceutica ed alimentare.

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it LIBRI DI RIFERIMENTO BIOTECNOLOGIE DI BASE RATLEDGE COLIN; KRISTIANSEN BJORN

MODALITA’ D’ESAME MATERIALE DIDATTICO Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it MODALITA’ D’ESAME Breve prova scritta (max 1 ora)‏ Colloquio orale MATERIALE DIDATTICO Appunti messi a disposizione dal docente LAVORO ANNUALE CON DISCUSSIONE ORALE

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it IMPIANTI INDUSTRIALI Aspetti tecnici Impianti di servizio, sistemi di produzione, sicurezza …. Aspetti gestionali Studio del layout, gestione scorte, logistica ….. Aspetti economici Studio di fattibilità, flusso di cassa, project financing

IMPIANTO INDUSTRIALE (AZIENDA)‏ Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it IMPIANTO INDUSTRIALE (AZIENDA)‏ organizzazione di uomini, macchinari, materiali, denaro che produce derivati e prodotti finiti dalle materie in ingresso; attività di un soggetto giuridico per ottenere profitto dal capitale investito; complesso di beni organizzati dall’imprenditore per l’esercizio dell’impresa;

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it IMPIANTO INDUSTRIALE Parte dell’azienda nella quale si eseguono trasformazioni di natura tecnica su materie in ingresso per ottenere i prodotti in uscita; È quindi un complesso di mezzi tecnici organizzati (macchine, apparecchiature, servizi) per effettuare determinate trasformazioni (aspetto operativo); Appartiene ad un sistema più ampio (azienda).

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it STRUTTURA IMPIANTI impianti di produzione o tecnologici: nei quali avvengono le trasformazioni tecniche (variazioni composizione chimica, stato fisico, forma, dimensioni) delle materie prime; impianti complementari di servizio: per soddisfare esigenze di processo (impianto idraulico, elettrico, aria compressa, vapore ecc.)‏

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it CLASSIFICAZIONE Tipo di trasformazione Dimensione: (numero di addetti, capitale investito, capacità o potenzialità produttiva)‏ Ruolo nel ciclo produttivo (prodotti finiti, semilavorati …)‏

CLASSIFICAZIONE IN BASE AL CAPITALE Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it CLASSIFICAZIONE IN BASE AL CAPITALE R = capitale fisso/capitale variabile capital intensive (elevato valore di R)‏ labour intensive (basso valore di R)‏ N.B. - Con automazione si alza R - R elevati nell’economia capitalistica

CLASSIFICAZIONE IMPIANTI DI PRODUZIONE Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it CLASSIFICAZIONE IMPIANTI DI PRODUZIONE ceramici meccanici tessili chimici elettrici siderurgici etc. 1) Natura delle trasformazioni e del prodotto finito Impianti grande industria (ciclo integrale)‏ media industria piccola industria 2) Dimensioni 3) Capitale e Lavoro (composizione organica del capitale)‏ monolinea sintetico o convergente analitico o divergente 4) Processo produttivo 5) Continuità del processo produttivo a ciclo continuo a ciclo intermittente

CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI DI SERVIZIO Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI DI SERVIZIO entità servita tipo di servizio funzione svolta mezzi produttivi persone addette di alimentazione di scarico produzione e distribuzione energia controllo condizioni ambiente di lavoro trasporto materiali solidi e liquidi interazione impianto – ambiente esterno

Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it TIPI DI PRODUZIONE Classificazione secondo il modo di rispondere alla domanda Produzione per il magazzino Classificazione secondo il modo di realizzare il volume di produzione ripetitive singole Produzione su commessa intermittente a lotti unitaria continua per processo (fabbricazione)‏ per parti fabbricazione montaggio Classificazione secondo il modo di realizzare il prodotto

REALIZZAZIONE PRODOTTO Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it REALIZZAZIONE PRODOTTO Per parti (automobili, elettrodomestici, ecc..) Per processo Fabbricazione (linee reparti)‏ Montaggio o assemblaggio Fabbricazione (cemento, acciaio, prodotti chimici, prodotti ceramici, ecc..)‏

MODO DI RISPONDERE ALLA DOMANDA Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Francesco Castellani - Email: castellani@unipg.it MODO DI RISPONDERE ALLA DOMANDA Su commessa (attività produttiva intrapresa sulla base degli ordini dei clienti)‏ Rischi di esercizio A magazzino (attività produttiva viene effettuata prima di avere ricevuto gli ordini dei clienti e quindi sono necessari magazzini per collocare i prodotti finiti)‏ Rischi di mercato