Analisi AS-IS/ TO-BE applicata alla progettazione o reingegnerizzazione dei processi interni ad un'organizzazione: Il caso Rosetti Marino S.p.A.

L'elaborato riguarda l'analisi tra lo stato as-is e lo stato to-be in riferimento ai processi interni ad un'organizzazione. Il focus del trattato è la descrizione delle fasi di lavoro che si susseguono nella ricostruzione di un processo, in questo caso specifico la rintracciabilità del flusso materiali inerenti al caso di Rosetti Marino Sp.a (Ravenna, Italia), nell'evidenziare quali sono le criticità attuali e le risorse coinvolte nel processo. Una volta individuati i punti critici, si passa all'analisi del to-be, ovvero allo studio delle possibili aree ed opportunità di miglioramento sia in termini di processo che di attori coinvolti. E' di fondamentale importanza comprendere nella fase finale momenti di formazione dei propri dipendenti con la sponsorship dei prorpi responsabili di funzione. In conclusione, l'elaborato attraversa sia le fasi operative del processo, di costruzione del nuovo flusso di attività ottimizzato, ma pone l'attenzione anche sulle fasi di formazione e di coinvolgimento di tutti i partecipanti necessari, affinchè il processo sia compreso, metabolizzato e messo a frutto.

Studio dei tannini del legno come additivi multifunzionali per biopolimeri

Il problema dello smaltimento delle plastiche tradizionali di origine petrolchimica ha stimolato l’interesse verso i materiali plastici bio-based biodegradabili come i PHB che, al contrario, possono essere degradati facilmente e in tempi rapidi dai batteri naturalmente presenti nell’ecosistema. Uno dei principali campi di applicazione dei PHA è quello del food packaging. L’uso di imballaggi attivi dove un antiossidante, disperso nella matrice polimerica, migra dall’imballaggio al cibo può essere utile per aumentare la shelf life degli alimenti ma anche per introdurre con la dieta fonti antiossidanti esogene che neutralizzano gli effetti dannosi dei radicali liberi, normalmente prodotti dai processi biologici. I tannini sono antiossidanti naturali che agiscono da riducenti, donano un idrogeno ai radicali liberi stabilizzandoli (free radical scavengers). Si può quindi usare il tannino estratto dal legno come bioadditivo per matrici biopolimeriche (PHB). Recuperando questo prodotto di scarto dell’industria agro-alimentare, si riesce ad abbassare il costo del prodotto finale che risulterà inoltre 100% biodegradabile e con capacità antiossidanti, quindi particolarmente adatto per il food packaging monouso. La bioplastica finale è stata ottenuta “melt mixando” il tannino in polvere, il PHB in pellets e il catalizzatore Ti(OBu)4 liquido in un mescolatore interno Brabender. Sono stati creati 4 campioni a percentuale crescente di tannino e catalizzatore. Sono state effettuate: - Prove di estrazione in acqua per capire quanto tannino non si fosse legato alla matrice biopolimerica. - Analisi FTIR per capire se fosse avvenuto un legame di transesterificazione tra matrice e tannino usando il Ti(OBu)4. - Prove di radical scavenging activity attraverso la spettroscopia uv-visibile per quantificare il potere antiossidante del tannino. - Analisi GPC, DSC e prove di trazione per confrontare le proprietà meccaniche e termiche dei campioni con quelle del PHB puro.

Sensitivity analysis of QRA to the occurrence frequencies of top-events: a case study

L’obiettivo del lavoro di tesi è stato quello di valutare la sensitività dell’analisi quantitativa del rischio (QRA, Quantitative Risk Analysis) alla frequenza di accadimento degli scenari di rilascio delle sostanze pericolose ovvero dei top-events. L’analisi di rischio è stata condotta applicando, ad uno stabilimento a rischio di incidente rilevante della Catalogna, i passaggi procedurali previsti dall’istruzione 14/2008 SIE vigente in quella regione. L’applicazione di questa procedura ha permesso di ottenere le curve isorischio, che collegano i punti attorno allo stabilimento aventi lo stesso valore del rischio locale. Le frequenze base dei top-events sono state prese innanzitutto dalla linea guida BEVI, e successivamente ai fini dell’analisi di sensitività, sono stati considerati sia i valori forniti da altre 3 autorevoli linee guida sia i valori ottenuti considerando incrementi delle frequenze base del 20%, 30%, 50%, 70%, 200%, 300%, 500%, 700%, 1000%, 2000%, 3000%, 4000%, 5000%. L’analisi delle conseguenze è stata condotta tramite i software EFFECTS ed ALOHA, mentre ai fini della ricomposizione del rischio è stato utilizzato il codice RISKCURVES. La sensitività alle frequenze dei top-events è stata valutata in termini di variazione del diametro massimo delle curve isorischio, con particolare attenzione a quella corrispondente a 10-6 ev/anno, che rappresenta il limite di accettabilità del rischio per la pianificazione territoriale nell’intorno dello stabilimento. E’ stato così dimostrato che l’estensione delle curve isorischio dipende in maniera molto forte dalla frequenza dei top-events e che l’utilizzo di dati di frequenza provenienti da linee guida diverse porta a curve isorischio di dimensioni molto differenti. E’ dunque confermato che la scelta delle frequenze degli scenari incidentali rappresenta, nella conduzione dell’analisi di rischio, un passaggio delicato e cruciale.

Risk assessment of liquid hydrogen tanks for heavy duty vehicles

The advent of the hydrogen economy has already been predicted but it does not represent a tangible reality yet. However, decarbonizing the global economy and particularly the energy sector is vital to limit global warming and reduce the incumbent environmental problems. Hydrogen is a promising zero-emission fuel that could replace traditional fossil fuels, playing a key role in the transition towards a more sustainable economy. At present, hydrogen-powered cars are already spread worldwide and the deployment of hydrogen buses seems to be the next goal in the decarbonization process of the transportation sector. In contrast with the undeniable benefits introduced by the use of this alternative fuel, given its hazardous properties, safety is a topic of high concern. The present study concerns the evaluation of the risks linked to the on board storage of hydrogen on hydrogen-powered buses in case of road accident. Currently, hydrogen can be stored on board as a high-pressure gas, as a cryogenic liquid or in cryo-compressed form. Those solutions are compared from a safety point of view. First, the final accidental scenarios that could follow the release of the fuel in case of a road crash are pointed out. Secondly, threshold values for the hazardous effects of each scenario are fixed and the corresponding damage distances are calculated thanks to the use of the software PHAST 8.4. Finally, indicators are quantified to compare the different options. Results are discussed to find out the safer solution and to evaluate whether the replacement of fossil fuels with hydrogen introduces new safety issues.

Kinetic modeling for the synthesis of ethyl levulinate

This work is focused on studying the kinetics of esterification of levulinic acid in an isothermal batch reactor using ethanol as a reactant and as a protic polar solvent at the same time and in the presence of an acid catalyst (sulfuric acid). The choice of solvent is important as it affects the kinetics and thermodynamics of the reaction system moreover, the knowledge of the reaction kinetics plays an important role in the design of the process. This work is divided into two stages; The first stage is the experimental part in which the experimental matrix was developed by changing the process variables one at a time (temperature, molar ratio between reactants, and catalyst concentration) in order to study their influence on the kinetics; the second stage is using the obtained data from the experiments to build the modeling part in order to estimate the thermodynamics parameters.

A framework for the environmental risk assessment of offshore carbon storage in CCS systems

Carbon capture and storage (CCS) represents an interesting climate mitigation option, however, as for any other human activity, there is the impelling need to assess and manage the associated risks. This study specifically addresses the marine environmental risk posed by CO2 leakages associated to CCS subsea engineering system, meant as offshore pipelines and injection / plugged and abandoned wells. The aim of this thesis work is to start approaching the development of a complete and standardized practical procedure to perform a quantified environmental risk assessment for CCS, with reference to the specific activities mentioned above. Such an effort would be of extreme relevance not only for companies willing to implement CCS, as a methodological guidance, but also, by uniformizing the ERA procedure, to begin changing people’s perception about CCS, that happens to be often discredited due to the evident lack of comprehensive and systematic methods to assess the impacts on the marine environment. The backbone structure of the framework developed consists on the integration of ERA’s main steps and those belonging to the quantified risk assessment (QRA), in the aim of quantitatively characterizing risk and describing it as a combination of magnitude of the consequences and their frequency. The framework developed by this work is, however, at a high level, as not every single aspect has been dealt with in the required detail. Thus, several alternative options are presented to be considered for use depending on the situation. Further specific studies should address their accuracy and efficiency and solve the knowledge gaps emerged, in order to establish and validate a final and complete procedure. Regardless of the knowledge gaps and uncertainties, that surely need to be addressed, this preliminary framework already finds some relevance in on field applications, as a non-stringent guidance to perform CCS ERA, and it constitutes the foundation of the final framework.

Proprietà meccaniche ottenibili tramite Additive Manufacturing

Da anni è iniziata la quarta rivoluzione industriale che ha portato all’industria 4.0 e che, a differenza delle precedenti, è trainata da diverse tecnologie, tra cui l’Additive Manufacturing (AM). Lo scopo della tesi è quello di analizzare i prodotti ottenuti tramite AM e le loro proprietà meccaniche (resistenza a trazione, durezza, vita a fatica…) per paragonarli con quelli ottenuti tramite metodi convenzionali (fonderia, lavorazione alle macchine utensili…). Il primo capitolo introduttivo presenta le principali caratteristiche del processo, tra cui: i materiali utilizzati, i parametri, i vantaggi e gli svantaggi rispetto ai tradizionali metodi produttivi e l’evoluzione della tecnologia. Il secondo capitolo tratta più in particolare degli acciai, delle leghe di alluminio e di titanio, illustrando le principali tecnologie utilizzate e l’influenza dei parametri di processo e mette, poi, in relazione la microstruttura che si crea in seguito ad AM con le proprietà meccaniche ottenibili, anche in virtù di post-trattamenti. Nel terzo capitolo sono esaminati i materiali polimerici. Vengono illustrate le principali tecnologie utilizzate e le proprietà meccaniche ottenibili in relazione alla materia prima utilizzata e ai parametri di processo. Infine, sono valutati gli effetti del rinforzo in fibra sulle proprietà meccaniche. Nel capitolo finale, si traggono le conclusioni sull’utilità dell’AM per capirne l’importante ruolo all’interno della fabbricazione. Si analizza brevemente il mercato italiano relativo alle tecnologie additive e si fa un accenno a quelli che potrebbero essere gli sviluppi nei prossimi anni.

Effetto del trattamento con acqua attivata al plasma sulla qualita della rucola durante lo stoccaggio

L’acqua attivata al plasma (PAW), ottenuta esponendo una soluzione d’acqua al plasma freddo, è recentemente emersa come un’alternativa promettente per la decontaminazione degli alimenti freschi in sostituzione all’uso dei tradizionali disinfettanti al cloro. Lo scopo della tesi è stato quello di valutare l’effetto dei lavaggi con PAW su foglie di rucola (Eruca sativa), già testati per la decontaminazione microbica, sulle caratteristiche qualitative del prodotto durante lo stoccaggio. La PAW è stata ottenuta tramite un generatore ad alta tensione collegato ad un elettrodo a corona operante con una scarica di 12 kV a 5 Hz su acqua distillata per 60 secondi. I lavaggi con PAW per 2, 5 e 10 minuti sono stati confrontati con dei lavaggi attuati con acqua distillata non trattata ed una soluzione di ipoclorito di sodio (100 ppm). Durante la conservazione è stata monitorata l’evoluzione della composizione dello spazio di testa delle buste, il contenuto di sostanza secca, il grado di appassimento e le modifiche inerenti al colore delle foglie. I risultati hanno mostrato come i principali parametri qualitativi non siano risultati significativamente modificati a seguito dell’ immersione nella PAW, rispetto al trattamento con acqua distillata o con la soluzione di ipoclorito di sodio. Nel complesso, i risultati sperimentali hanno evidenziato come la PAW sia una tecnologia promettente, nonostante ciò, è necessario condurre ulteriori studi al fine di ottimizzare i parametri di processo.

Re-wetting potential of limestone filter cakes under mechanical decompression

During pressure filtration, the filter cake can experience deformation. When the filter cake exhibits elastic rheological behaviour, it expands while the pressure is released and, if adjacent liquid is present, re-wetting may occur. Such an expanding filter cake can pick up liquid already removed, worsening solid-liquid separation performances. Undesired phenomena such as filter cake re-wetting run contrary to solid-liquid separation performances and, specifically, to the separation target of obtaining a high dry solid content. At the industrial level, even a small quantity of liquid that can be additionally removed is beneficial. Re-wetting phenomenon is investigated using two different limestone materials and different filters and felts, respectively. Water storage capacity of filters and felts and elastic properties of filters, felts, and filter cakes are investigated. The elastic tests performed show that the filters and the felts are non-linear viscoelastic materials and can have a potential for re-wetting, while the limestone filter cakes are not showing measurable elastic deformation under decompression. However, during a filtration test an additional felt layer placed under the filter seems to result in a slightly higher cake dryness, i.e., an increase of the cake dryness by around 1% only. This difference may not be attributed to the re-wetting effect.

Study and characterization of low molecular weight polymer solutions for application in lubricating oils

The aim of this thesis is to evaluate the possibility of using short linear polymer chains as additives in lubricating oil applications. Through previous works, it has been seen that they are particularly resistant to mechanical degradation, which is the main reason why lubricating oils need to be changed after a while. This is the main reason why they could be proposed as alternatives in the market. The results of this work have been split into two major phases: the first concentrated on characterizing a target product obtained through thermal degradation, starting from the original long chain parent polymer, and the second focused on the technological advancement of heat exchangers. Through the studies carried out, we’ve characterized our innovative polymers and the solutions made with them and base oil at different concentrations. The most promising result is that these short random coiled polymeric chains obey to a more general universal function which express the value of specific viscosity as function of a dimensionless quantity c/c*. For the design of the unit operation, several alternatives were proposed and these all shared the same final goal: cooling the polymer without the presence of oxygen to avoid oxidation and formation of unwanted substances. We’ve analyzed the main difficulties related to the presence of these highly viscous substances and, more importantly, how to deal with this situation (e.g. by considering radial static mixer or even more complex conformations).

Effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta con Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente

La tesi in oggetto ha lo scopo di determinare l’effetto della sabbiatura sul comportamento a fatica della lega AlSi10Mg prodotta mediante Laser Powder Bed Fusion e trattata termicamente. I parametri di processo e di trattamento termico (T5 e T6) sono stati precedentemente ottimizzati. Al fine di determinare l’effetto della sabbiatura su topografia superficiale e microstruttura dei campioni, si sono condotte molteplici analisi avvalendosi di strumenti quali profilometria, microscopia ottica ed in scansione, analisi di tensioni residue con diffrazione a raggi X e prove di durezza. Attraverso prove di fatica per flessione rotante, eseguite secondo il metodo Stair-Case per la determinazione della resistenza a fatica, e successiva caratterizzazione delle superfici di frattura si vuole correlare il difetto killer, ossia quello responsabile del cedimento per fatica, alle caratteristiche morfologiche e microstrutturali. Il difetto killer viene caratterizzato in termini di dimensione e distanza dalla superficie e per mostrare la relazione fra la dimensione del difetto killer e la resistenza a fatica si adotta il diagramma di Kitagawa-Takahashi con modellazione di Murakami ed EL Haddad. Si è evidenziato che tutti i difetti killer sono riconducibili a lack-of-fusion con dimensione superiore ai 100 μm ad una profondità compresa fra i 150 e i 200 μm, indipendentemente dal trattamento termico o meccanico applicato. In termini di fatica si osserva che il trattamento T6 conferisce al materiale migliori proprietà rispetto a quello T5. Il processo di sabbiatura, confrontato con quello di lucidatura superficiale, ha portato a miglioramenti in termini di durezza e tensioni residue di compressione, ma si è rivelato quasi ininfluente sulla resistenza a fatica. Sulla base di quanto sopra, si conferma la possibilità di applicazione della sabbiatura in ambito industriale a componenti meccanici, anche in sostituzione della lucidatura, ottenendo un beneficio anche economico.

Consequences associated to the boiling liquid expanding vapour explosion for liquid hydrogen tanks: assessment and mitigation

Nowadays the urgency to address climate change and global warming is growing rapidly: the industry and the energy sector must be decarbonized. Hydrogen can play a key role in the energy transition: it is expected to progressively replace fossil fuels, penetrating economies and gaining interest from the public. However, this new possible energy scenario requires further investigation on safety aspects, which currently represent a challenge. The present study aims at making a little contribution to this field. The focus is on the analysis and modeling of hazardous scenarios concerning liquid hydrogen. The investigation of BLEVEs (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) consequences lies at the core of this research: among various consequences (overpressure, radiation), the interest is on the generation and projection of fragments. The goal is to investigate whether the models developed for conventional fuels and tanks give good predictions also when handling hydrogen. The experimental data from the SH2IFT - Safe Hydrogen Fuel Handling and Use for Efficient Implementation project are used to validate those models. This project’s objective was to increase competence within safety of hydrogen technology, especially focusing on consequences of handling large amounts of this substance.

Characterization Of Single Use Reactor Used For The Manufacturing Of Formulated Products Within The Pharmaceutical Industry

Mixing is a fundamental unit operation in the pharmaceutical industry to ensure consistent product quality across different batches. It is usually carried out in mechanically stirred tanks, with a large variety of designs according to the process requirements. A key aspect of pharmaceutical manufacturing is the extensive and meticulous cleaning of the vessels between runs to prevent the risk of contamination. Single-use reactors represent an increasing trend in the industry since they do not require cleaning and sterilization, reducing the need for utilities such as steam to sterilize equipment and the time between production batches. In contrast to traditional stainless steel vessels, single-use reactors consist of a plastic bag used as a vessel and disposed of after use. This thesis aims to characterize the fluid dynamics features and the mixing performance of a commercially available single-use reactor. The characterization employs a combination of various experimental techniques. The analysis starts with the visual observation of the liquid behavior inside the vessel, focusing on the vortex shape evolution at different impeller speeds. The power consumption is then measured using a torque meter to quantify the power number. Particle Image Velocimetry (PIV) is employed to investigate local fluid dynamics properties such as mean flow field and mean and rms velocity profiles. The same experimental setup of PIV is exploited for another optical measurement technique, the Planar Laser-Induced Fluorescence (PLIF). The PLIF measurements complete the characterization of the reactor with the qualitative visualization of the turbulent flow and the quantitative assessment of the system performance through the mixing time. The results confirm good mixing performances for the single-use reactor over the investigated impeller speeds and reveal that the filling volume plays a significant role in the fluid dynamics of the system.

Verification of rupture disc sizing of Acrylic Reactor

The primary goal of this thesis is to verify the rupture disc sizing of the acrylic reactor. Primarily the test to check the sizing was divided into several stages. It went on to examine ideas to explain the concern and ethical ways, as well as remedies and suggestions to solve the issues and difficulties that were discovered. This thesis will highlight the gathering and arranging of reaction data (recipe composition, enthalpies, reaction temperature, and catalyst feeding times) of the products to be chosen, in accordance with pre-established criteria. To collaborate with the research and development team in the lab to carry out calorimetric testing for the important recipes that have been identified. The verification of the currently installed Rupture Discs in the plant based on the calorimetric test findings is the final stage. This thesis used two separate calorimetry techniques: Phi-TEC II adiabatic calorimetry and differential scanning calorimetry (DSC). The target of the experiment is to check and confirm the correct size of the reactor rupture disc. Arkema (Boretto/Coatex) plant (Emilia romagna) provided a recipe and a scenario following multiple meetings and discussions. The purpose of this technical paper is to describe the outcomes of adiabatic calorimetry performed at the lab scale so that the computation of the vents for a particular recipe and scenario can be verified.

Effect of Pulsed Electric Field in combination with Vacuum Drying on quality of Thai basil leaves.

Il progetto di questa tesi ha l’obiettivo di analizzare l’effetto dei Campi Elettrici Pulsati (PEF) sulla qualità delle foglie di basilico tailandese, essiccate sottovuoto. Nell’esperimento sono stati utilizzati i Campi Elettrici Pulsati a elettroporazione reversibile, come pretrattamento di essiccazione, e si è visto come questi influenzino la durata del trattamento di essiccazione. Dai risultati si può notare che essi riducono il tempo di processo in campioni sottoposti a 20°C, ma all’aumentare della temperatura tale effetto sembra essere meno significativo, come si può osservare già a 40°C. Una volta che le foglie sono state esposte ai Campi Elettrici Pulsati, vengono lasciate a riposo per 24 ore in un ambiente umido a temperatura ambiente prima di essere essiccate, per raggiungere buoni risultati qualitativi. I campioni, così analizzati, hanno una buona capacità di reidratazione, una bassa conduttività durante il processo di reidratazione e preservano meglio il colore durante l’esperimento, rispetto alle foglie che non sono state sottoposte ai Campi Elettrici Pulsati, né alle successive 24 ore di riposo.