1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	45
Seminar	30

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

CILJ KOLEGIJA:
Upoznati studente s primjenom načela održanja mase i energije na kemijske procese, te ih uvesti u kemijsko inženjersku procesnu analizu i računanje stacionarnih i nestacionarnih procesa.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA
1. tjedan
Uvod (kemijsko inženjerstvo, biokemijsko inženjerstvo, ekoinženjerstvo, kemijske tehnologije, biotehnologije, ekotehnologije). Razlike kemijskog i biokemijskog inženjerstva.

2. tjedan
Temeljni pojmovi u kemijskom inženjerstvu- (bilance tvari, fenomeni prijenosa tvari, reakcijsko inženjerski aspekti)
Temeljni zakoni, pojmovi i tehnike u kemijsko inženjerskim računanjima. Procesi i procesne varijable. Bilanca tvari
(opći oblik, diferencijalna bilanca, integralna bilanca).
3. tjedan
Računanja na temelju bilanci tvari stacionarnih procesa (sustavi linearnih jednadžbi). Bilance tvari procesa bez kemijske reakcije u jednoj procesnoj jedinici.
4. tjedan
Bilance tvari procesa s kemijskom reakcijom u jednoj procesnoj jedinici.
5. tjedan
Bilance tvari procesa gorenja.
6. tjedan
Energija i kemijsko inženjerstvo. Temeljni pojmovi u bilancama energije. Opći oblik bilance energije. Bilanca energije zatvorenih sustava. Bilanca energije otvorenih sustava (stacionarnih procesa).
7. tjedan
Računanja u kemijskom inženjerstvu na temelju bilanci energije. Bilance energije jednokomponentnih procesa.
8. tjedan
Bilance energije višekomponentnih procesa. Bilance energije procesa bez kemijske reakcije.
9. tjedan
Definicija reakcijskog inženjerstva. Reaktori i bioreaktori.
10. tjedan
Idealni tipovi reaktora. Bilance tvari u idealnim tipovima reaktora.
11. tjedan
Kemijska reakcijska kinetika. Brzina kemijske reakcije. Kinetički model. Red reakcije.
12. tjedan
Eksperimentalne metode određivanja brzine reakcije. Integralna i diferencijalna metoda analize. Metoda početnih brzina.
13. tjedan
Biokataliza. Biokatalizatori. Struktura biokatalizatora.
14. tjedan
Kinetika enzimske reakcije. Mikrobiološka kinetika. Heterogeni biokatalizatori. Heterogena biokataliza. Unutarfazna i međufazna difuzija. Kemijska reakcija i raspodjela vremena zadržavanja.
15. tjedan
Aeracija. Prijenos tvari u biološkim sustavima. Inženjerski zahtjevi pri projektiranju bioreaktora. Miješanje u biološkim sustavima.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Usvajanje temeljnih znanja potrebnih za rješavanje praktičnih problema u analizi procesa primjenom kemijsko inženjerske metodologije.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su dužni prisustvovati predavanjima, računskim seminarima i seminarima u učionici za računala. Studenti imaju pravo polagati ispit preko parcijalnih kolokvija.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Prisustvovanje na minimalno 75 % svih predavanja i računskih seminara, te na svim seminarima koji će se održati u učionici za računala.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja, računski seminar i seminar u učionici za računala.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
1. Parcijalni kolokviji + usmeni ispit
2. Pismeni ispit + usmeni ispit

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

METODIČKI PREDUVJETI:
Matematika 1, Fizika 1, Opća i anorganska kemija

LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA :
D.M.Himmelblau, Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1982.
R.M.Felder and R.W.Rousseeau, Elementary Principles of Chemical Processes, J.Wiley, New York, 1986.
J.E.Bailey, D.F.Ollis, Biochemical Engineering Fundamentals McGraw-Hill (1986).
A.Scragg ed. Biotechnology for Engineers - Biological Systems in Technological Processes, Ellis Horwood Limited, Chichester, (1988)
K.van't Riet, J.Tramper, Basic Bioreactor Design, M.Dekker, New York, (1991)
H.W.Blanch, D.S.Clark, Biochemical Engineering, Marcel Dekker, New York, (1996)

i) Ishodi učenja kolegija:
1. primijeniti načela održanja mase i energije na fizikalne, kemijske i biokemijske procese
2. definirati procesni prostor, granice sustava, te ulazne i izlazne veličine procesa
3. razlikovati stacionarne i nestacionarne, otvorene i zatvorene procese
4. izvesti bilance tvari i energije oglednih primjera
5. skicirati jednostavne sheme procesa kemijske i srodnih industrija
6. razviti matematičke modele procesa s kemijskim i biokemijskim reakcijama u različitim tipovima reaktora
7. riješavati analitički i numerički (simulirati) matematičke modele kemijskih i biokemijskih reakcija u različitim tipovima reaktora
8. procijeniti vrijednosti kinetičkih parametara modela na temelju zadanih eksperimentalnih podataka pomoću računalnog programa SCIENTIST

j) ishodi učenja na razini programa:
1. rješavati kvalitativne i kvantitativne probleme primjenom prikladnih kemijskih principa i teorija
2. interpretirati kemijske informacije i podatke
3. računalno analizirati kemijske podatke i informacije
4. interpretirati rezultate laboratorijskih opažanja i mjerenja, njihovo značenje i povezanost s odgovarajućom teorijom
5. koristiti informacijsku tehnologiju


k) Nastavne jedinice s pripadajućim ishodima učenja i kriterijima vrednovanja:

1. Bilanca tvari fizikalnih procesa

Ishodi učenja
- primijeniti načela održanja mase na fizikalne procese
- definirati procesni prostor, granice sustava, te ulazne i izlazne veličine procesa
- napisati bilance tvari oglednih primjera
- skicirati jednostavne sheme procesa kemijske i srodnih industrija

Kriteriji vrednovanja
- za zadani proces skicirati procesnu shemu, te identificirati ulazne i izlazne procesne tokove i procesne veličine
- odrediti bazu za proračun
- primijeniti zakon o očuvanju mase i postaviti bilance tvari zadanog procesa
- riješiti rezultirajući sustav nezavisnih linearnih jednadžbi

2. Bilanca tvari procesa s kemijskom reakcijom

Ishodi učenja
- primijeniti načela održanja mase na kemijske i biokemijske procese
- definirati procesni prostor, granice sustava, te ulazne i izlazne veličine procesa
- postavljati bilance tvari oglednih primjera
- skicirati jednostavne sheme procesa kemijske i srodnih industrija

Kriteriji vrednovanja
- za zadani proces skicirati procesnu shemu, te identificirati ulazne i izlazne procesne tokove i procesne veličine
- odrediti bazu za proračun
- primijeniti zakon o očuvanju mase i postaviti bilance tvari zadanog procesa
- riješiti rezultirajući sustav nezavisnih linearnih jednadžbi

3. Bilanca energije procesa bez kemijske reakcije

Ishodi učenja
- primijeniti načela održanja energije na fizikalne procese
- definirati procesni prostor, granice sustava, te ulazne i izlazne veličine procesa
- definirati početno i konačno stanje sustava
- iskoristiti termodinamičke tablice za pronalaženje parametara za proračun
- postavljati bilance tvari i energije oglednih primjera
- skicirati jednostavne sheme procesa kemijske i srodnih industrija

Kriteriji vrednovanja
- za zadani proces skicirati procesnu shemu, te identificirati ulazne i izlazne procesne tokove i procesne veličine
- odrediti bazu za proračun
- pronalaženje literaturnih podataka potrebnih za proračun bilance energije
- primijeniti zakon o očuvanju mase i energije postaviti bilance tvari zadanog procesa
- riješiti rezultirajući sustav nezavisnih linearnih jednadžbi

4. Idealni tipovi reaktora

Ishodi učenja
- definirati idealne tipove reaktora
- definirati ulazne i izlazne veličine u reaktoru
- postaviti reaktorske modele za idealne tipove reaktora

Kriteriji vrednovanja
- za zadane primjere napisati bilancu tvari u pojedinim tipovima reaktora

5. Kinetika kemijske i biokemijske reakcije, te mikrobiološka kinetika

Ishodi učenja
- definirati kinetičke modele za kemijsku i biokemijsku reakciju
- definirati mikrobiološku kinetiku

Kriteriji vrednovanja
- za dani primjer napisati kinetički model reakcije

1. D.M.Himmelblau, Basic Principles and Calculations in Chemical
   Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1982.,
2. R.M.Felder and R.W.Rousseeau, Elementary Principles of Chemical
   Processes, J.Wiley, New York, 2000.,
3. O.Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, J.Wiley, New York,
   1999.,
4. W.W. Nazaroff, L. Alvarez-Cohen, Environmental Engineering
   Science, J.Wiley, 2001.,

Upis predmeta :
Odslušan : Anorganska kemija
Odslušan : Fizika I
Odslušan : Matematika I
Odslušan : Opća kemija

Obavezni predmet - Redovni studij - Primijenjena kemija