M417 - ESAME DI STATO DI ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE Indirizzo: CHIMICO CORSO DI ORDINAMENTO TEMA DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI Sessione ordinaria 2000 Il candidato deve trattare almeno due dei quesiti proposti. 1. In un reattore discontinuo, dotato di agitatore rotante, ed operante a pressione di poco superiore a quella atmosferica, viene realizzata una fermentazione aerobica il cui metabolita sarà presente nel residuo del substrato acquoso al termine di tale operazione. Tale residuo verrà sottoposto ad estrazione liquido/liquido per recuperare il metabolita in esso presente, usando un solvente organico totalmente immiscibile con l acqua. Il candidato disegni lo schema di processo di tale operazione prevedendo: a) la sterilizzazione del reattore come preliminare all operazione di fermentazione; b) l immissione del substrato nel reattore; c) l introduzione dell inoculo nel substrato; d) l immissione di aria sterile nel reattore ed il suo spurgo all atmosfera; e) il controllo e la regolazione della temperatura di reazione mediante un sistema di riscaldamento alimentato da vapore di rete ed un sistema di refrigerazione alimentato da acqua industriale; f) il controllo del pH e la sua correzione mediante l introduzione di prodotti adatti a tale scopo; g) la separazione della biomassa dal substrato mediante filtrazione una volta terminata la fermentazione; h) l invio del substrato residuo ad una colonna di estrazione liquido/liquido funzionante in controcorrente con il solvente organico. Al termine dell operazione, il liquido estrattore, arricchito del metabolita prosegue verso altre lavorazioni mentre il substrato residuo e la biomassa proseguono verso le operazioni di smaltimento. Il candidato disegni lo schema del processo completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole, serbatoi) e delle regolazioni automatiche principali, seguendo per quanto possibile la normativa UNICHIM. 2. Una miscela di due di componenti, il cui comportamento si può ritenere ideale, viene sottoposta a rettifica continua in una colonna funzionante a pressione praticamente uguale a quella atmosferica. Le composizioni delle correnti sono espresse come frazioni molari del componente più volatile ed è noto il calore latente di condensazione/evaporazione H = 33,5 kJ/mol. Tale valore si può ritenere costante per qualsiasi composizione della miscela. La miscela viene inviata alla colonna con portata F = 4,0 mol/s avente composizione Xf = 0,22 e da essa si vuole ricavare un distillato avente Xd = 0,98 ed un residuo di coda avente Xw = 0,008. L alimentazione entra in colonna come liquido riscaldato fino al suo punto di ebollizione e si opera con un rapporto di riflusso effettivo R =1,35. 109