Insegnamento CHIMICA DELLE FORMULAZIONI

Nome del corso Chimica
Codice insegnamento A000213
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Raimondo Germani
Docenti
  • Raimondo Germani
Ore
  • 42 ore - Raimondo Germani
CFU 6
Regolamento Coorte 2020
Erogato Erogato nel 2022/23
Erogato altro regolamento
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore CHIM/06
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Per Chimica delle formulazioni s’intende l’insieme di tutte quelle attività dell’industria chimica finalizzate alla preparazione di prodotti specifici pronti per l’uso finale. Il termine formulazioni deriva dal fatto che per ottenere tutte le proprietà desiderate per il loro utilizzo, si ricorre a un elevato numero di componenti, il cui dosaggio mirato è chiamato appunto formula. La chimica delle formulazioni è quindi lo studio della ricerca della giusta composizione dei vari ingredienti per ottenere specialità, che soddisfano una particolare applicazione o esigenza. L’obiettivo è di fornire un quadro generale sulla chimica delle formulazioni, detta anche chimica delle specialità, attraverso il richiamo delle conoscenze di base, lo studio dei metodi di preparazione e delle principali tecniche d’indagine. Un particolare obiettivo sarà di fornire le conoscenze di base sulla chimica dei sistemi colloidali, che sono componenti spesso fondamentali nella preparazione e tecnologia della formulazione.
Testi di riferimento Gli studenti potranno utilizzare e/o consultare i seguenti testi“Formulation Technology: Emulsions, Suspensions, Solid Forms” Hans Mollet, Arnold Grubenmann, Ed. Wiley-VCH (2001).
“Principles of Colloid and Surface Chemistry”,P:C: Hiemenz, R. Rajagopalan, 3rd Edition, CRC press, Taylor & Francis Group (1997).
“Kirk-Othemer Encyclopedia of Chemical Technology”, J. I. Kroschwitz, M. howe-Grant, Eds., John Wiley & Sons (1996).
Obiettivi formativi Il corso dovrebbe sensibilizzare lo studente sulla rilevanza delle specialità chimiche, che costituiscono circa il 50% della produzione chimica italiana. In considerazione del valore economico del settore, un approccio più scientifico e meno empirico è di fondamentale importanza. Il corso dovrebbe permettere allo studente di acquisire le seguenti conoscenze di base:
Conoscere il significato di formulazione e le varie tipologie di formulazione.
Conoscere l’importanza della scienza delle formulazioni nella produzione industriale.
Conoscere gli aspetti economici e ambientali coinvolti nella realizzazione di una formulazione.
Conoscere gli aspetti di base nella creazione di una formulazione.
Conosce in modo generale le caratteristiche delle materie prime.
Conoscere gli strumenti e le metodologie che stanno alla base della caratterizzazione delle formulazioni.
Conoscere l’importanza della scienza dei colloidi e delle interfasi per la progettazione, realizzazione e caratterizzazione delle formulazioni.
Conoscere i principi di base per la preparazione di un’emulsione.
Conoscere i vari tipi di emulsioni.

Le principali abilità saranno:
Essere in grado di distinguere tra una vera formulazione e una generica miscela.
Essere in grado di comprendere come combinazioni fisiche di peculiari sostanze chimiche possano conferire specifiche funzionalità al preparato.
Essere in grado di utilizzare un approccio scientifico, per avere informazioni sul meccanismo di azione di ciascun ingrediente della formulazione per il raggiungimento delle funzionalità richieste.
Essere in grado di individuare tra i vari componenti della formulazione il componente funzionale.
Essere in grado di individuare il ruolo svolto da alcuni ingredienti nella composizione del formulato.
Essere in grado di stabilire quali indagini strumentali potrebbero essere condotte per caratterizzare una formulazione.
Essere in grado di sapere quali molecole tensidiche possono in linea di principio fornire delle emulsioni.
Essere in grado di distinguere tra i vari tipi di emulsioni.
Prerequisiti Sarebbe auspicabile che lo studente avesse frequentato e superato con profitto almeno i corsi di contenuto chimico del primo e del secondo anno di corso.
Per seguire adeguatamente e apprendere i contenuti dell’insegnamento in maniera utile e proficua, lo studente dovrebbe possedere le seguenti conoscenze:
Conoscenza di base della chimica fisica;
Conoscenza di base dei composti organici in termini dei gruppi funzionali;
Conoscenza del comportamento chimico dei principali gruppi funzionali.
Queste conoscenze sono dei prerequisiti fondamentali per lo studente che intenda seguire il modulo con profitto.
Metodi didattici Il corso prevede solo lezioni frontali.
Lezioni frontali di 2 ore ciascuna, tenute in aula, hanno come oggetto i contenuti di base delle chimica delle specialità e della chimica dei colloidi e dell’interfasi. Durante le lezioni, quando possibile, saranno eseguiti degli esperimenti dimostrativi a supporto dei concetti introdotti durante la lezione per favorire il grado d’apprendimento. La frequenza a queste lezioni è vivamente raccomandata.
Altre informazioni I file (in versione pdf) utilizzati dal docente per lezioni in aula saranno messi a disposizione di tutti gli studenti che seguono il corso.
Modalità di verifica dell'apprendimento La prova di profitto è solo orale, e comporterà la formulazione di 4-5 domande nell’arco di 1h. La prova è finalizzata all’accertamento delle capacità dello studente di utilizzare e collegare le conoscenze acquisite nella risoluzione di un problema pratico.
La valutazione complessiva della prova di esame terrà conto, dei seguenti aspetti: correttezza e adeguatezza delle risposte, capacità di elaborazione e connessione concettuale, padronanza e proprietà di linguaggio. Il peso di questi tre fattori nella formulazione del voto finale sarà nel seguente rapporto 60:30:10 rispettivamente.
Programma esteso Il Corso è organizzato in modo da proporre una visione di base sulla chimica delle formulazioni o detta anche chimica delle specialità attraverso un’introduzione dei concetti di base, l’analisi delle metodologie preparative, e lo studio di particolari applicazioni in alcuni settori industriali.
Definizione di formulazione. Vari tipi di formulazioni: in fase liquida, gel, solida o aerosol. Funzione delle formulazioni. Concetti e le logiche della chimica dei formulati. Differenze tra una semplice miscela e una formulazione. Rilevanza industriale e commerciale delle formulazioni. Implicazioni economiche e ambientali. Natura e classificazione dei componenti e degli ingredienti delle formulazioni: principi attivi o funzionali, ausiliari, additivi, coadiuvanti, eccipienti, cariche, sequestranti, agenti anticorrosione, agenti gelificanti e ecc. Principali tecniche per lo studio delle formulazioni. Alcuni cenni sulle misure di tensione superficiale e viscosità.
Importanza dei principi della scienza dei colloidi e delle interfasi nella chimica e tecnologia delle formulazioni. I colloidi di auto-associazione. La tensione superficiale. I tensioattivi: classificazione e proprietà generali. La concentrazione micellare critica e la sua determinazione, termodinamica e cinetica di micellizzazione. Adsorbimento di tensioattivi su interfasi liquide. Modelli strutturali degli aggregati micellari, e definizione dei parametri strutturali associati. Proprietà solubilizzanti, detergenti e loro applicazioni. Le vescicole e liposomi: struttura, proprietà e applicazioni. Le micelle inverse e le emulsioni: caratteristiche, proprietà e applicazioni. Regola di Bancroft e sistema HLB per la classificazione delle emulsioni. Formazione e stabilità di un’emulsione. Temperatura d’inversione di fase. Saranno illustrati e analizzati alcuni esempi di formulazione nell'industria della detergenza, alimentare, cosmetica e delle vernici.