SIMULAZIONE N°2 – 2° SCRITTO ESAME DI STATO TECNOLOGIE CHIMICHE IND.LI – 2019 – Prof.A.Tonini – www.andytonini.com

ENUNCIATO:

PRIMA PARTE (OBBLIGATORIA) QUESITO 1: In uno stabilimento industriale si produce olio di semi di soia per estrazione con un solvente selettivo. La materia prima, preventivamente macinata e condizionata, si alimenta ad un estrattore continuo che utilizza un solvente proveniente dalla sezione di riciclo dell’impianto che deve essere reintegrato con solvente fresco per compensare le perdite. Dopo l’estrazione, estratto e residuo procedono verso ulteriori lavorazioni. Il candidato disegni lo schema dell’impianto idoneo a realizzare l’operazione di estrazione proposta, completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole, serbatoi, ecc.) e delle regolazioni automatiche principali rispettando, per quanto possibile, la normativa UNICHIM. SECONDA PARTE: (DI CUI IL 2° QUESITO OBBLIGATORI0)

QUESITO 1 Si supponga che, il prodotto vegetale trattato nello stabilimento industriale sopra citato, abbia una portata di 950 kg/h e venga sottoposto ad estrazione in unico stadio di equilibrio con solvente organico puro. La concentrazione iniziale di olio di soia è del 30% m/m, il resto è inerte. Per tale operazione di estrazione si utilizza tre volte la quantità minima di solvente. Si può ritenere che l’equazione y = 0,4 – 0,5x, dove è x frazione in massa di soluto e y quella del solvente, rappresenti la composizione di equilibrio del corpo di fondo con la soluzione. Calcolare la composizione di estratto e residuo e la portata del solvente. Utilizzare, a libera scelta, il metodo grafico o quello algebrico.

QUESITO 2 Dell’ esempio industriale indicato nella prima parte (ed eventualmente considerando l’esercizio della 2°parte) indicare le metodologie analitiche-strumentali necessarie per il controllo della funzionalità del processo e il rispetto dei parametri di processo. QUESITO 3 L’alcol etilico da fermentazione, il “bioetanolo”, costituisce un combustibile ottenuto da fonti rinnovabili. Dal processo di fermentazione si ottiene però una soluzione acquosa diluita. Per poterlo addizionare alle benzine carburanti deve essere anidro. Discutere sinteticamente gli aspetti, sia teorici sia applicativi, per ottenere etanolo ad alto titolo e, addirittura, anidro. QUESITO 4 L’idrogeno è il componente comune di alcune miscele gassose denominate “gas di sintesi”. Il candidato descriva le possibili materie prime e i possibili processi, soffermandosi in particolar modo sugli aspetti termodinamici ed cinetici. Di uno a sua scelta, descriva le varie fasi di lavorazione raccogliendole anche in uno schema a blocchi.

SIMULAZIONE N°2 – 2° SCRITTO ESAME DI STATO TECNOLOGIE CHIMICHE IND.LI – 2019 – Prof.A.Tonini – www.andytonini.com

– SVOLGIMENTO –

PRIMA PARTE

SECONDA PARTE QUESITO 1 – [VEDI ES.PRECED.]

ESTRAZIONE S/L MONOSTADIO CONTINUA DATI: F=950Kg/h; S solvente PURO; Xsoia

INGRESSO=30%; uso 3 volte quantità minima

solvente; y = 0,4 – 0,5x eq.equil.

Svolgimento: vedere GRAFICO triangolo rettangolo

isoscele,

in questi calcoli con lati di 20 cm.

la retta di equilibrio passa per i punti sugli assi

ASCISSE X (0,80;0) e ORDINATE Y (0;0,40) ;

il rapporto minimo solvente/alimentazione è

rappresentato dal p.to P sulla retta S-F;

applico regola della leva, misure in cm da diagramma,

K=3;

rapp. OF/OS = (S/F)oper = K · (S/F)min = K ·

(PF/PS) = K*;

rapp. PF/PS = 0,412 cm/cm; K* = 3 x 0,412 1,24

SF= OS+ OF; dividendo tutto per OS→ SF/OS = 1 +

OF/OS = 1+K*;

da cui, con SF= 20,9 cm,

→OS = SF/(1+K*) = 9,33cm; OF = 11,57 cm

si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del p.to O sulla retta;

si determinano quindi le composizioni di E e R;

estratto E: dal grafico: YAE = 0,20; YSE = 0,80

raffinato R: dal grafico: XAR = 0,085;

(dall’eq. della retta Y = 0,4- 0,5x 0,085 =0,358 =XSR);

XBR= 1-0,085– 0,358 = 0,557; XBF = 0,70; rapporto portate S/F =1,24; portata solvente S =1,24 x 950=1178Kg/h;

dai bilanci di materia:

(globale) F + S = E + R; (non soluto B) F XBF = R XBR;

ricavo portata R = 950 x 0,70/0,557 = 1195 Kg/h;

portata E = 950 + 1178 – 1195 = 933 Kg/h.

QUESITO 2 – [vedi testi chimica analitica-strumentale] Valutazioni analitiche di controllo ind. semi/oli

La qualità dell’olio ottenuto dipende molto dalle preoccupazioni prese nella conservazione delle materie prime,

nonchè dalla qualità delle stesse; si può constatare ciò con saggi organolettici. Per i semi si determina il contenuto in

olio, l’umidità,...

Sul prodotto finale va eseguita tutta una serie di determinazioni chimiche in funzione dell’uso cui è destinato. Per gli

oli comuni stabili è importante saper apprezare lo stato fisico (liquido semiliquido pastoso solido), il colore, la

limpidezza, l’odore, il sapore,...

Saggi tipici sugli oli:

N°acidità, N°saponificazione, N°acidi volatili solubili, N°acidi volatili insolubili, N° di I2, N°acetile,...

Dette determinazioni sono ampiamente descritte nei testi di analisi. Ciò non esaurisce le determinazioni eseguite sugli

oli. I saggi da effettuare sono funzione della destinazione dell’olio stesso.

Valutazioni analitiche ind. saccarosio/bioalcool

Sulle materie prime di partenza vanno prese tutte quelle precauzioni atte a conservarne l’integrità. Assumono grande

importanza tutti quei trattamenti preliminari cui sottoporre la materia prima prima di inviarla all’estrazione.

Ipotizzando che si tratti di bietole, queste devono essere integre, lavate bene prima di essere tagliate in fettucce.

Nella bietola lo zucchero non è uniformemente distribuito; la cosa ha un riflesso pratico sul prelievo dei campioni.

Mediante raspatura si ottiene il campione che spappolato in acqua fornisce la soluzione per l’analisi; lo zucchero può

essere determinato per una polarimetria (una volta eliminate le sostanze colloidali che possono interferire), con

metodi qualitativi-quantitativi.

Si possono eseguire anche misure di densità o di indice di rifrazione; i valori che di trovano sono più alti perchè fanno

riferimento al totale delle sostanze disciolte.

In pratica si opera così: con misure di densità e indice di rifrazione si determina il totale delle sostanze disciolte, e con

misura polarimetrica il contenuto in zucchero; per differenza si stabilisce poi il non zucchero. Può essere utile inoltre

la determinazione del peso specifico, contenuto in acqua, residuo secco.

Per quanto riguarda il prodotto finito si cerca:

1- presenza di zuccheri riduttori (glucosio fruttosio...) inferiori al 5% (soluz.Fehling)

2- la presenza di eventuali composti tossici, materie minerali o altre impurità. Per i metalli pesanti si consiglia

l’assorbimento atomico.

Nel caso che si tratti di estrazione di succhi di erbe vegetali o di aromi, si possono usare tecniche cromatografiche o

colorimetriche.

QUESITO 3 /4 –

Vedi ampia trattazione nel CD5chimica e/o testi di Tecnologie chimiche