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Percorso della pagina
  1. Area di Scienze
  2. Corso di Laurea Magistrale
  3. Biotecnologie Industriali [F0803Q - F0802Q]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2025-2026
  6. 1° anno
  1. Ingegneria di Processo
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Ingegneria di Processo
Codice identificativo del corso
2526-1-F0803Q060
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Esporta

Obiettivi

L'insegnamento si propone di fornire gli elementi fondamentali per la scelta e la progettazione delle apparecchiature impiegate nelle operazioni unitarie dell’ingegneria di processo, con particolare riferimento alle applicazioni nell’ambito delle biotecnologie e dell’industria chimica in generale.

Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso lo studente dovrà aver acquisito familiarità con gli impianti di processo e le operazioni unitarie in essi presenti; dovrà conoscere i fenomeni chimico-fisici alla base del funzionamento delle diverse operazioni unitarie considerate; dovrà saper riconoscere i diagrammi comunemente utilizzati dall’ingegnere di processo; dovrà conoscere i principali metodi di calcolo dei costi di un impianto di processo.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite al punto 1) a diversi problemi nell’ingegneria di processo. In particolare, avrà la capacità di analizzare e risolvere problemi elementari relativi a unità di separazione (quali flash e distillazione, assorbimento, adsorbimento, cromatografia, membrane filtrazione, centrifugazione, sedimentazione, estrazione, precipitazione,) e per unità di scambio termico mediante modelli semplificati basati su bilanci di materia e di energia e su relazioni di equilibrio. Avrà inoltre la capacità di individuare l’operazione unitaria più idonea per realizzare una determinata separazione in base alle proprietà delle miscele e di stimarne il costo.

Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di elaborare e saper applicare quanto appreso alla risoluzione di problemi legati all’ingegneria di processo.

Abilità comunicative
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di esprimere le strategie adottate per risolvere i problemi e di comunicare i risultati ottenuti in maniera chiara e con proprietà di linguaggio.

Capacità di apprendimento
Alla fine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti diversi da quelli presentati durante il corso, anche mediante l’utilizzo di nuove risorse (testi, articoli su rivista).

Contenuti sintetici

  1. Introduzione

  2. Diagrammi e bilanci materiali ed energetici

  3. Operazioni dell’ingegneria di processo (reattori chimici e bioreattori, operazioni di separazione e recupero del prodotto e fenomeni di trasporto di materia e energia)

  4. Analisi dei costi

Programma esteso

Nota: il docente per l'anno accademico 2025/2026 sarà designato solo dopo la chiusura del bando. Per questo motivo, il presente Syllabus è una bozza e sarà aggiornato dal nuovo docente.

  1. Introduzione
    Introduzione ai processi industriali e chimici, bioprodotti, bioseparazioni, operazioni unitarie, operazioni in continuo e batch, schemi, scelta della sequenza ottimale, richiamo di variabili e unità di misura, gas ideali.

  2. Diagrammi e bilanci materiali ed energetici
    Diagrammi. Diagramma a blocchi, Process Flow Diagram (PFD), Piping and Instrumentation Diagram (P&ID).

Bilanci materiali ed energetici. Legge di conservazione della massa, scrittura del bilancio materiale per processi stazionari e non, bilancio energetico, procedure di calcolo per la risoluzione di schemi di processo.

  1. Operazioni dell’ingegneria di processo
    Reattori chimici e bioreattori. Operazione batch, fed-batch e continua, configurazioni, materiale di costruzione, monitoraggio della fermentazione, considerazioni pratiche.

Operazioni di separazione e recupero del prodotto. flash e distillazione, assorbimento, adsorbimento, cromatografia, membrane filtrazione, centrifugazione, sedimentazione, estrazione, precipitazione..

Unità di scambio termico. Unità, meccanismi di scambio, calcoli di base per il progetto di uno scambiatore di calore.
Simulazione di processo stazionaria e dinamica.

  1. Analisi dei costi
    Metodologie per la stima dei costi di investimento e operativi.

Prerequisiti

Modalità didattica

L'insegnamento è erogato tramite lezioni frontali supportate da presentazioni in PowerPoint ed esercizi pratici, basati su case study, svolte in aula.

È inoltre prevista un’uscita didattica presso i laboratori del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta" del Politecnico di Milano per la visita virtuale a un impianto di Crude Distillation Unit (previa approvazione del Consiglio di Coordinamento Didattico).

Materiale didattico

Le slides e Il materiale utilizzato a lezione verranno reso disponibili sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

L’esame finale è una prova scritta con un esercizio e con domande relative a tutti gli argomenti del corso. Durante l’esame lo studente dovrà dimostrare di aver compreso gli argomenti del corso e di essere in grado di esporre con chiarezza le conoscenze acquisite. Il voto è espresso in trentesimi.

Orario di ricevimento

Ricevimento: su appuntamento tramite richiesta via email al docente. Indirizzo emial: mattia.vallerio@polimi.it

Sustainable Development Goals

ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO-SANITARI | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE | IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE | CONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI
Esporta

Aims

The goal of the course is to enable students to master those unit operations that are involved in the field of process engineering, with main application in the industrial biotechnology and chemical sectors.

At the end of the course the student will have gained knowledge of process plants and unit operations; she/he will have a deep understanding of the principles and of the chemical-physical phenomena at the basis of the considered unit operations; she/he will have to be able to understand the common diagrams daily used by the process engineer; the student will have to know how to perform an economic analysis of a process plant.

The student will be able to apply the knowledge mentioned in 1) to different problems in process engineering. In particular, she/he will have the capability of analysing and solving basic problems of separation units (as flash and distillation, adsorption, chromatography, membrane filtration, centrifugation, extraction, sedimentation, precipitation) and of heat transfer units by employing simplified models based on material and heat balances and on equilibrium expressions. Moreover, the student will have the capability of identify the best unit operation for a given separation on the basis of the properties of the mixture to be treated and to estimate its cost.

The student will be able to process and apply the knowledge to solve problems related to process engineering.

The student will have to be able to clearly explain the strategies used for solving problems and to communicate the results, with use of appropriate scientific vocabulary.

At the end of the course the student will be able to apply the acquired knowledge to find solutions to problems
referring to fields different from the one presented during the course, also by employing new sources (books,
journal papers).

Contents

  1.    Introduction
    
  2.    Diagrams and material and energy balances
    
  3.    Operations in process engineering (bioreactors and chemical reactors, operations for product separation and recovery and energy and matter transportation phenomena)
    
  4.    Economic analysis
    

Detailed program

The lecturer for the 2025/2026 academic year will be assigned after the call for applications closes. Therefore, this Syllabus is a draft and will be updated by the new lecturer.

  1.    Introduction
    

Introduction to industrial and chemical processs, bioproducts, bioseparations, unit operations, continuous and batch operations, schemes, choice of the best sequence, review of variables and units of measurements, ideal gases.

  1.    Diagrams and material and energy balances
    

Diagrams. Block Flow Diagram, Process Flow Diagram (PFD), Piping and Instrumentation Diagram (P&ID).
Material and energy balances. Law of mass conservation, material balance for steady-state and unsteady-state processes, energy balance, determination of the enthalpy, procedures for calculation for process scheme resolution.

  1.    Operations in process engineering
    

Bioreactors and chemical reactors. Batch, fed-batch and continuous operation, configurations, material of construction, monitoring of fermentation, practical considerations.
Operations for product separation and recovery. flash and distillation, adsorption, chromatography, membrane filtration, centrifugation, extraction, sedimentation, precipitation.
Heat transfer unit. Unit, mechanism of heat transfer, basic calculations for the design of the heat transfer unit. Steady and dynamic process simulation.

  1.    Economic analysis
    

Methodologies for estimation of investment and operating costs.

Prerequisites

Teaching form

The course is delivered through in-person lectures supported by PowerPoint presentations and practical exercises based on case studies carried out in the classroom.

An educational visit is also planned to the laboratories of the “Giulio Natta” Department of Chemistry, Materials and Chemical Engineering at the Politecnico di Milano for a virtual tour of a Crude Distillation Unit plant (subject to approval by the Teaching Coordination Council).

Textbook and teaching resource

The slides and the materials used in class will be made available on the course’s e-learning platform.

Semester

First semester

Assessment method

The final exam is a written test including one exercise and questions covering all course topics. During the exam, the student must demonstrate understanding of the material and the ability to present the acquired knowledge clearly. The grade is given on a thirty-point scale.

Office hours

Office hours: by appointment upon email request to the instructor.
Email address: mattia.vallerio@polimi.it
.

Sustainable Development Goals

CLEAN WATER AND SANITATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY | INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE | RESPONSIBLE CONSUMPTION AND PRODUCTION
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Scheda del corso

Settore disciplinare
ING-IND/25
CFU
6
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
51
Tipologia CdS
Laurea Magistrale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • MV
    Mattia Vallerio

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale
Iscrizione spontanea (Studente)

Obiettivi di sviluppo sostenibile

ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO-SANITARI - Garantire a tutti la disponibilità e la gestione sostenibile dell'acqua e delle strutture igienico-sanitarie
ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO-SANITARI
ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE - Assicurare a tutti l'accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni
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IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE - Costruire una infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile
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CONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI - Garantire modelli sostenibili di produzione e di consumo
CONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI

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