Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze relative alle principali tecniche e strategie di analisi real-time utilizzate per il controllo e monitoraggio di un processo industriale, al fine di assicurare la qualità, tenendo conto anche di aspetti legati alla sicurezza e al profitto
Prerequisiti
Lo studente deve avere conoscenza dei fondamenti di chimica analitica strumentale
Testi
Process Industrial Instruments and Controls Handbook. Gregory K. McMillan, Douglas M. Considine Editors. Fifth Edition, McGRAW-HILL ISBN 0-07-012582-1. • Process Measurement and Analysis -Bela G. Liptak- CRC Press ISBN 08493-1083-0. • Process Analytical Technology: Spectroscopic Tools and Implementation Strategies for the Chemical and Pharmaceutical Industries, Edited by Katherine A. Bakeev. • Process Analytical Chemistry. Control, Optimization, Quality, Economy, by Karl Heinz Koch, Springer. • Process Analytical Chemistry, Edited by F. McLennan and B.R. Kowalsky.
Contenuti
Obiettivi della chimica analitica di processo e sue applicazioni nei processi industriali. Ruolo del chimico analitico nell’industria chimico/farmaceutica/alimentare. Chimica analitica di processo come parte del sistema di controllo e assicurazione di qualità dei prodotti. Tecniche strumentali su cui si basano gli analizzatori di processo (es. spettroscopia, cromatografia, sensori, spettrometria di massa) e modalità di interfacciamento di tali analizzatori ai processi chimici.
Programma esteso: Introduzione e scopi della Chimica Analitica di Processo. • Industria 4.0, l’evoluzione del processo e del controllo industriale. Sviluppo dell’Automazione nelle Analisi. • Concetto e sviluppo di Process Analytical Technology (PAT) e Quality by design (QbD). Interfacciamento di analizzatori ai processi chimici: analisi off-line, at-line, on-line e in-line. Metodi di misura non invasivi. Strategie di controllo dei processi chimici: approccio Feed-forward e Feedback. Descrizione di un "loop" di controllo; elementi del loop; "open" e "closed" loop. • Campionamento nell'analisi chimica. Strategie di campionamento e di trattamento del campione. Significato di campione rappresentativo e omogeneo: fonti di incertezza e di errore. Metodi di misura non invasivi e non distruttivi e metodi distruttivi. Classificazione. • Tecnologie strumentali per l’analisi di processo: Spettroscopia infrarossa e Raman per applicazioni analitiche di processo. Tecniche spettroscopiche IR, spettrometri a dispersione ed a interferenza. Acquisizione in trasmissione, riflessione, modalità ART. Applicazioni di processi industriali. Tecniche cromatografiche on-line. Gas cromatografia (GC) e cromatografia liquida di processo. Cromatografia bidimensionale. Analisi in flusso (flow injection analysis): principi. • Applicazioni della gas-cromatografia nell'analisi di processo nell'industria petrolchimica. • Analisi on-line mediante la spettrometria di massa. Applicazione nel controllo e monitoraggio di processo nell'industria. • Origini della selettività dei sensori: aspetti termodinamici e cinetici. Sviluppo e proprietà dei sensori. Sensori chimici. Sensori elettrochimici. Sensori conduttometrici. Sensori ottici. Biosensori. Analisi Termiche.