Δημήτρης Χατζηαβραμίδης Σχολή Χημικών Μηχανικών

Παρουσίαση με θέμα: "Δημήτρης Χατζηαβραμίδης Σχολή Χημικών Μηχανικών"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σχεδιασμός Χημικών Προϊόντων Μιά σχετικά καινούργια περιοχή της Χημικής Μηχανικής
Δημήτρης Χατζηαβραμίδης Σχολή Χημικών Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο 3/10/2014 ΔΧ

2 Η ανάγκη για Σχεδιασμό Χημικών Προϊόντων
Η Χημική Βιομηχανία παρουσιάζει συνεχή μετατόπιση στην παραγωγή από βασικά χημικά (commodities) σε χημικά προϊόντα Διάφορες διακρίσεις ανάλογα με το είδος της αγοράς, π.χ., καταναλωτικά, αποδοτικά, προστιθέμενης-αξίας (consumer, performance, value-added products), της δράσης, π.χ., συνθετικά μόρια και μεγαλομόρια (ΑΡΙ, πολυμερή), λειτουργικά (λιπαντικά), δομημένα (structured – μεμβράνες), μορφοποιημένα (formulated-δισκία φαρμάκου), ή της βιομηχανίας, π.χ., αγροχημικά (λιπάσματα), φαρμακευτικά, καλλυντικά και προσωπική υγιεινή, δομικά (τσιμέντο), συσκευές (αισθητήρες) Για βιομηχανικά ή βασικά χημικά όπου το κόστος είναι κύριο μέλημα, η ερώτηση που πρέπει να απαντηθεί είναι: «Πως θα το παράγουμε;» Σχεδιασμός Διεργασιών (Process Design) Για χημικά προϊόντα όπου η λειτουργικότητα είναι κύριο μέλημα, η ερώτηση «Τι θα παράγουμε;» Σχεδιασμός Προϊόντων (Product Design) προηγείται της ερώτησης του «πώς θα το παράγουμε» 3/10/2014 ΔΧ

3 Η ανάγκη για Σχεδιασμό Χημικών Προϊόντων
Η εξέλιξη της ΧΒ καθορίζει την αγορά εργασίας και την εκπαίδευση του Χημικού Μηχανικού 1975 2005 3/10/2014 ΔΧ

4 . . . . . Η ανάγκη για Σχεδιασμό Χημικών Προϊόντων
Ο πυρήνας της ΧΜ προσαρμόζεται στις καινούργιες αγορές εργασίας Πρίν το 1925 Βιομηχανική Χημεία (Industrial Chemistry) 1925 – 1950 Βασικές Διεργασίες (Unit Operations) 1950 – 1975 Επιστήμη Χημ. Μηχανικής (Transport Phenomena) Μετά το 1975 Μηχανική Χημ. Συστημάτων (Chem. Systems Eng.) Σύστημα = Προϊόν + Διεργασία Λιπάσματα Τρόφιμα Υλικά Επικάλυψης Πλαστικά Καύσιμα Ηλεκτρονικά Φαρμακευτικά Απορρυπαντικά Διατροφή Υγεία Μεταφορές Επικοινωνία, Διασκέδαση Ένδυση Οικιακά Χημικές Διεργασίες 3/10/2014 ΔΧ

5 Η ανάγκη για Σχεδιασμό Χημικών Προϊόντων
Εκπαίδευση ΧΜ επικεντρώνεται στις βιομηχανικές διεργασίες με σκοπό να γίνεται παραγωγή με υψηλή αποδοτικότητα, χαμηλό κόστος, και μέριμνα για το περιβάλλον και τη ζωή Βελτιωμένα και εντελώς νέα προϊόντα χρειάζονται για να βελτιώνουν τη ζωή των ανθρώπων κα να ανανεώνουν την επιχείρηση. Στο παρελθόν η ΧΜ είχε επιτυχίες με χημικά προϊόντα όπως ζελατίνη, νάϋλον, πενικιλλίνη, συνθετικό λάστιχο, Teflon, Kevlar Βελτιωμένα προϊόντα και νέα προϊόντα χρειάζονται σχεδιασμό Καινοτομία : νέο προϊόν, νέα διεργασία, νέα ιδέα 3/10/2014 ΔΧ

6 Καινοτομίες γεννιούνται είτε από τυχαία (random), π.χ., πενικιλλίνη,
“Αναγκαιότητα είναι η μητέρα της εφεύρεσης»(Necessity is the mother of invention) και της καινοτομίας Καινοτομίες γεννιούνται είτε σαν απόκριση στην αγορά (market-pull), π.χ., τετρα-αιθυλιούχος μόλυβδος στη βενζίνη, είτε σε αναζήτηση νέων αγορών (technology-push), π.χ., αυτοκόλλητο χαρτάκι (slip sticker) Καινοτομίες γεννιούνται είτε από τυχαία (random), π.χ., πενικιλλίνη, ή προγραμματισμένη αναζήτηση (planned exploration),π.χ., Freon Πενικιλλίνη – Alexander Fleming παρατήρησε ότι αποικίες του βακτηρίου Staphyloccus aureus που ήρθαν τυχαία σε επαφή με μούχλα (penicillium notatum) σταμάτησαν να αναπτύσσονται (αναστολή βακτηριακών ενζύμων υπεύθυνων για τη σύνθεση κυτταρικής μεβράνης) Freon (CFC) – Aναζήτηση ψυκτικού που έχει σημείο βρασμού μεταξύ 0 και -40οC, είναι σταθερό, μη τοξικό, μη εύφλεκτο, και φθηνό. Bρέθηκε από τον Thomas Midgley «Οι λύσεις των προβλημάτων του σήμερα πολλές φορές καταλήγουν να γίνουν προβλήματα του αύριο» (“Today’s solutions are tomorrow’s problems”), π.χ., τη δεκαετία του 1970 ανακαλύφθηκε ότι ο τετρααιθυλιούχος μόλυβδος παράγει καρκινογόνες ουσίες με την καύση της βενζίνηςτο 1980 ανακαλύφθηκε ότι το Freon καταστρέφει το όζον Καινοτομία είναι η χρήση υλικού ή προϊόντος για σκοπό άλλο από αυτόν που έχει δημιουργηθεί, π.χ., botulin στα καλλυντικά 3/10/2014 ΔΧ

7 Βιβλιογραφία E. L. Cussler and G. D. Moggridge, Chemical Product Design, ISBN (Cambridge University Press, 2001) – Προσέγγιση Χημικής Μηχανικής J. A. Wesselingh, S. Kiil, M. E. Vigild, Design & Development of Biological, Chemical, Food and Pharmaceutical Products, ISBN (Wiley, 2007) -- Προσέγγιση Χημικής Μηχανικής J. Wei, Product Engineering, Molecular Structure and Properties, ISBN (Oxford University Press, 2007) -- Μοριακή Μηχανική U. Bröckel, W. Meier, and G. Wagner (eds.), Product Design and Engineering: Best Practices (2 Volume Set), ISBN (Wiley, 2007) – Μελέτη περιπτώσεων K. M. Ng, R. Gani and K. Dam-Johansen (eds.), Chemical Product Design: Towards a Perspective through Case Studies, Computer Aided Chemical Engineering Series vol. 23, ISBN (Elsevier, 2007) -- Μελέτη περιπτώσεων 3/10/2014 ΔΧ

8 Νέο Προϊόν Ανάγκη καταναλωτικού κοινού να εξετασθεί
σε συνδυασμό με την επιχειρηματική στρατηγική της αγοράς (marketing) Iδέα: αναζήτηση και ανακάλυψη (exploration and discovery ) του νέου προϊόντος Προϊόντα Βασικά Χημικά (commodities), π.χ., αμμωνία Μοριακά, π.χ., φαρμακευτικά ενεργή ουσία Δομημένα, π.χ., κάψουλα φαρμάκου Συσκευές, π.χ., συσκευή αιμοκάθαρσης, lab-on-a-chip ΣΣ Ανάγκη Ω ΙδεΙ Ιδέα Σχεδιασμός Διεργασιών Προϊόντος Ανάπτυξη Βιομηχανική Παραγωγή 3/10/2014 ΔΧ

9 Νέο Προϊόν Οι ανάγκες και οι ιδέες για το νέο ή βελτιωμένο προϊόν ενσωματώνονται κυρίως στο Σχεδιασμό Προϊόντων που έχει, τώρα, τα εξής στάδια: Ανάγκες: Αναγνώριση των αναγκών του καταναλωτή ή πελάτη και μετατροπή των αναγκών σε μετρήσιμες προδιαγραφές Ιδέες: Συγκέντρωση ιδεών που πιθανόν να μπορούν να φέρουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Αξιολόγηση των ιδεών και επιλογή μικρού αριθμού από τις καλλίτερες Επιλογή: Λεπτομερείς υπολογισμοί για τις καλλίτερες ιδέες από το προηγούμενο στάδιο (οι υπολογισμοί αναφέρονται σε τεχνικά μεγέθη). Επιλογή της ιδέας που θα ακολουθηθεί Παραγωγή: Σχεδιασμός του τρόπου παραγωγής του νέου προϊόντος, όχι τόσο λεπτομερής όσο στο Σχεδιασμό Χημικών Διεργασιών Η Ανάπτυξη Προϊόντων επιτυγχάνεται με τη συνεργία Σχεδιασμού Προϊόντων και Σχεδιασμού Διεργασιών, που διεξάγονται στη σειρά ή παράλληλα (πιό σωστή επιλογή) Η τεχνολογία του νέου προϊόντος πρέπει να προστατευθεί (δίπλωμα ευρεσιτεχνίας) 3/10/2014 ΔΧ

10 Σχεδιασμός Προϊόντων Oργανοληπτικά χαρακτηριστικά
Ερεθίσματα Αποτέλεσμα Αντίληψη Όραση Φώς Μήκος κύματος Χρώμα Ακοή Δονήσεις Ένταση Ήχος Αφή Υλικά Παραμόρφωση (strain) Υφή (texture) Γεύση, Oσμή Χημικά Ροή Γεύση, Άρωμα Βιολογικά, περιβαλλοντικά:τοξικότητα, ευφλεκτικότητα, εκρηκτικότητα, δυναμικό να απελευθερώσει αέρια του θερμοκηπίου ή άλλες ουσίες που καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος Χαρακτηριστικά Ποιότητας Προϊόντος (φυσικά, μηχανικά, οργανοληπτικά, βιολογικά, περιβαλλοντικά) Ανάγκες Καταναλωτή Δομή Συστατικά προϊόντος (ingredients) υλικών (components) Φυσικοχημικές ιδιότητες 3/10/2014 ΔΧ

11 Σχεδιασμός Προϊόντων Δομή Μοριακή Διασταυρωμένο πολυ(ισοπρένιο)
Κυκλοεξάνιο Πρωτεϊνη DNA 3/10/2014 ΔΧ

12 Σχεδιασμός Προϊόντων Δομή Νανοδομή: νανοσωματίδια, και νανο-
σωλήνες. ΜΒΒ (Molecular Building Blocks – Mοριακά Δομικά Στοιχεία) : αδαμαντοειδή, φουλερένια, νανο- σωλήνες άνθρακα, λιποσώματα, κυκλοδεξτρίνες, μονοκλονικά αντισώματα Μικροδομή: κρύσταλλοι, λεπτά στρώματα (lamellae), σωματίδια σε μικροσύστημα, π.χ., μικρογαλάκτωμα Μακροδομή: κατάσταση της ύλης ή φάση μέ ένα συστατικό-component- (στερεά, υγρά, αέρια) ή πολλά συστατικά σε μία φάση (διαλύματα, μίγματα) ή περισσότε- ρες φάσεις . Δύο φάσεις συνεχείς σε μακροκλίμακα αλλά διαχωρι- σμένες: πολυστρωματικά (laminates). Μία φάση συνεχής η άλλη διεσπαρμένη στην πρώτη: γαλακτώματα, αιωρήματα, αεροζόλ 3/10/2014 ΔΧ

13 Σχεδιασμός Προϊόντων Δομή Παράμετροι
Για μοριακή δομή: αναλογία και συνδεσιμότητα (connectivity) ατόμων, γεωμετρικές και ενεργητικές παράμετροι των δεσμών, διάταξη στο χώρο (conformation), κατανομή ηλεκτρονίων Για νανοδομή: Παρόμοια με μοριακή. Επίσης γεωμετρία και μέγεθος ΜΒΒ Μικροδομή: κρυσταλλικός τύπος (habit) και μέγεθος, πάχος λεπτού στρώματος (lamella), κατανομή μεγέθους σωματιδίων Μακροδομή, όταν περισσότερες της μιάς φάσης συνυπάρχουν: κατα-νομή και αναλογία φάσεων (διαχωρισμένες ή μία συνεχής οι άλλες διεσπαρμένες), 3/10/2014 ΔΧ

14 Σχεδιασμός Προϊόντων Συστατικά προϊόντος (ingredients)
Ενεργό συστατικό (active ingredient), π.χ., ΑΡΙ στα φάρμακα, αντιοξειδωτικό σε καλλυντικά Πρόσθετα ή έκδοχα (additives, excipients), π.χ., συνδετικό υλικό σε δισκία φαρμάκου, γαλακτωματοποιητές σε κρέμες Βοηθητικά υλικά, π.χ., μεμβράνη επικάλυψης σε κάψουλες φαρμάκων Συστατικά υλικών (components) όπως στη Θερμοδυναμική Χαρακτηριστικά Ποιότητας Προϊόντος (φυσικά, μηχανικά, οργανοληπτικά) Ανάγκες Καταναλωτή Δομή Συστατικά προϊόντος (ingredients) υλικών (components) Φυσικοχημικές ιδιότητες 3/10/2014 ΔΧ

15 Παραδείγματα Σχεδιασμού Προϊόντων
Ανεύρεση διαλύτη (αντιδιαλύτη) για ελεγχόμενη κρυστάλλωση (τύπος και μέγεθος κρυστάλλου) ΑΡΙ Πολυμορφισμός Καμπύλες διαλυτότητας (Ισορροπία Στερεού-Υγρού) 3/10/2014 ΔΧ

16 Παραδείγματα Σχεδιασμού Προϊόντων
Διαδερμικό έμπλαστρο (transdermal patch) για χορήγηση φαρμάκου Υλικά κατασκευής και πάχος διαφόρων στρωμάτων Ρυθμός αποδέσμευσης φαρμάκου Liner Drug matrix and adhesive material Backing layer Drug reservoir Adhesive layer Rate-controlling membrane Peripheral ring of adhesive layer 3/10/2014 ΔΧ

17 Παραδείγματα Σχεδιασμού Προϊόντων
Αντιηλιακή κρέμα με ενεργά συστατικά φυτικό εκχύλισμα και απορροφητικό ακτινοβολίας - Αντιηλιακή δράση (sunscreening)  ΖnO για απορρόφηση UV - Αντιοξειδωτική δράση  φυτικό εκχύλισμα - Ενυδατική δράση (moisturizing effect)  μικρή περιεκτικότητα σε Ο σε Ο/W γαλάκτωμα - Επαλειψιμότητα (spreadability)  μικρό ιξώδες < ? mPa.s - Aπαλότητα (soft feel)  μικρό μέγεθος σταγόνων γαλακτώματος - Ερεθιστικότητα  pH ~ 7 3/10/2014 ΔΧ

18 Παραδείγματα Σχεδιασμού Προϊόντων
Μοριακά - Σχεδιασμός μορίου που προσκολλάται σε συγκεκριμένο μοριακό υποδοχέα (receptor), π.χ., συνθετικό οιστρογόνο (estrogen) - Σχεδιασμός μοριακών κοσκίνων (molecular sieves) που αφήνουν ωρισμένα μόρια να περάσουν και άλλα όχι, κατά το πρότυπο των ζεολίθων, Μx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O, που υπάρχουν στη φύση αλλά μπορούν επίσης να παρασκευαστούν στο εργαστήριο Νανοσωματίδια Αναζήτηση δέκτη ηλεκτρονίων (electron acceptor) σε ηλιακή κυψελίδα με οργανική ουσία 3/10/2014 ΔΧ

19 12/10/2012 ΔΧ

20 12/10/2012 ΔΧ

21 12/10/2012 ΔΧ

22 12/10/2012 ΔΧ

23 12/10/2012 ΔΧ

24 3/10/2014 ΔΧ

25 3/10/2014 ΔΧ

26 Διαγωνισμοί εφαρμοσμένης έρευνας & τεχνολογίας
H Ελλάδα καινοτομεί Διαγωνισμοί εφαρμοσμένης έρευνας & τεχνολογίας Παρακολουθώντας την καρδιά από μακριά Μία νέα συσκευή τύπου Holter μπορεί να αλλάξει το τοπίο στην παρακολούθηση των καρδιακών αρρυθμιών Φάρμακα σε μορφή λεπτού φίλμ Τα απόβλητα των τυροκομείων πρώτη ύλη για δεκάδες ανώτερα προϊόντα i-kiosk 3/10/2014 ΔΧ

27 Ο ρόλος της ποιότητας Ανάγκες (καταναλωτή, κοινωνίας) → Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes) ΚΧΠ ή CQA = f (Kρίσιμες Παράμετροι Λειτουργίας ή Critical Process Parameters, Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Πρώτων Υλών) ΧΗΜΙΚΗ (όχι ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΤΙΚΗ) ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Πρώτες Ύλες Διεργασίες Προϊόν Βελτίωση ποιότητας → Υπάρχον προϊόν (Quality Improvement) Ποιότητα-Aπό-Σχεδιασμό → Νέο προϊόν (Quality-by-Design) 3/10/2014 ΔΧ

28 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
ΚΧΣ ή CQA είναι μετρήσιμα μεγέθη ή ιδιότητες : Mοριακές (δομή, ενέργεια, απόσταση και γωνίες δεσμών, διπολικές και άλλες ροπές) Θερμοχημικές (θερμότητα σχηματισμού, μοριακή εντροπία, θερμοχωρητικότητα), Αλλαγής φάσης (σημείο ζέσης, τήξης και εξάχνωσης, κρίσιμη θερμοκρασία και πίεση, πίεση ατμού, ενθαλπίες και εντροπίες ζέσης, τήξης και εξάχνωσης, Ισορροπίας φάσεων, GLΕ, LLΕ, SLΕ, (σταθερά Henry, συντελεστής κατανομής, διαλυτότητα), Μεταφοράς (ιξώδες, συντελεστής διάχυσης, θερμική αγωγιμότητα), Διεπιφάνειας (επιφανειακή τάση), Ασφάλειας (σημείο ανάφλεξης-flash point-, όριο εκρηκτικότητας-explosive limit-), Οικολογικές, περιβαλλοντικές 3/10/2014 ΔΧ

29 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Φυσικοχημικές Ιδιότητες είναι συνάρτηση δομής, άλλων γνωστών ιδιοτήτων, αναλογία συστατικών-components-, αντιστοίχων ιδιοτήτων συστατικών) Δύο προβλήματα: Υλικό  Ιδιότητες Ιδιότητες  Υλικό Εκτίμηση ιδιοτήτων με βάση : Βιβλιογραφία ή Ηλεκτρονικές Τράπεζες Δεδομένων (Data Base) Θεωρητικά μοντέλα (Κβαντομηχανική, Θερμοδυναμική, Στατιστική Μηχανική) Συσχετίσεις (correlations) που αναπτύχθηκαν από μεγάλο αριθμό δεδομένων Συσχέτιση με διακριτές παραμέτρους, π.χ., αριθμός ατόμων άνθρακα ή θέση ατόμων άνθρακα στο μόριο ή συνεχείς μεταβλητές, π.χ., πίεση και θερμοκρασία Μεθόδους Συνεισφοράς (Ενεργών) Ομάδων (GCM) Σχέσεις Δομής-Ενεργότητας (QSAR) Συγκρίσεις (by association and trend) με όμοια υλικά Πειράματα 3/10/2014 ΔΧ

30 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Ιδιότητες από Βιβλιογραφία και Ηλεκτρονικές Βάσεις Δεδομένων Για τις ιδιότητες κοινών χημικών ενώσεων, οργανικών και ανοργάνων, μιά καλή πηγή είναι Lange’s Handbook of Chemistry όπου εκτός από πίνακες δίνονται και εξισώσεις της μορφής f(T) ή f(T,p). Άλλα καλά εγχειρίδια είναι Chemical Properties Handbook (Yaws 1999) Handbook of Chemistry and Physics (Weast and Lide 1989), Tables of Physical and Chemical Constants (Kaye and Laby 1986). Πάντα χρήσιμο:Robert H. Perry and Don W. Green Perry’s Chemical Engineering Handbook, 7th edition,McGraw-Hill 1997 Δύο κλασσικά βιβλία για υπολογισμό ιδιοτήτων γραμμένα από ΧΜ είναι: The Properties of Gases and Liquids (Poling, Prausnitz, O’Connell 2001) και Properties of Polymers (van Krevelen and Nijenhuis 2009) Yπάρχουν επίσης βιβλία για εξειδικευμένα προϊόντα, όπως πετρέλαιο, Petroleum Products Handbook (Guthrie 1960), τρόφιμα, Physical Properties of Foods (Peleg and Bagley 1983). Ο κατάλογος Merck Index έχει στοιχεία για χημικά, φαρμακευτικά και βιολογικά προϊόντα 3/10/2014 ΔΧ

31 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Ιδιότητες από Βιβλιογραφία και Ηλεκτρονικές Βάσεις Δεδομένων Φυσικοχημικές ιδιότητες για συγκεκριμένες κατηγορίες χημικών ενώσεων βρίσκονται σε ερευνητικές εργασίες δημοσιευμένες σε επιστημονικά περιοδικά της ΑCS και AIChE Τοξικές και άλλες επιβλαβείς ιδιότητες χημικών μπορεί να βρεθούν στο βιβλίο Hazardous Chemicals Desk Reference (Sax and Lewis 1987). Για παράδειγμα, το n-βουτάνιο κατατάσσεται σ τα εύφλεκτα αέρια, είναι μέτρια τοξικό αν εισπνευσθεί, προκαλεί υπνηλία, είναι ασφυξιογόνο, ιδιαίτερα εκρηκτικό όταν εκτεθεί στη φλόγα, και αποτελεί μεγάλο κίνδυνο για φωτιά όταν εκτεθεί σε θερμότητα, οξειδωτές και φλόγα. Ιδιότητες που επιρρεάζουν το περιβάλλον και την ασφάλεια δίνονται αντίστοιχα στις δημοσιεύσεις του ΕΡΑ και NIOSH. Ιδιότητες που σχετίζονται με το δυναμικό μιάς ένωσης να περάσει στην κατηγορία των αερίων του θερμοκηπίου (greenhouse gases) ή των επιβλαβών το στρώμα του όζοντος που προστατεύει τον πλανήτη από την υπέρυθρη ακτινοβολία θα χρειαστεί να καθοριστούν 3/10/2014 ΔΧ

32 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Ιδιότητες από Βιβλιογραφία και Ηλεκτρονικές Βάσεις Δεδομένων Aρκετοί εκδοτικοί οίκοι έχουν βάλει τη βάση δεδομένων σε CD-ROM στην εσωτερική πλευρά του εξωφύλλου του βιβλίου, π.χ., Properties of Organic Compounds (Lide and Milne 1999) Στο διαδίκτυο (internet) υπάρχουν αρκετές βάσεις δεδομένων με φυσικοχημικές και άλλες ιδιότητες. Αρκετές από αυτές δεν έχουν ελεγχθεί για την ακρίβεια τους. Οι δυό πιό σημαντικές είναι : του NIST (National Institute of Science and Technology), Chemistry WebBook, ( δωρεάν, και του Beilstein, με το εμπορικό όνομα MDL Crossfire, με συνδρομή. 3/10/2014 ΔΧ

33 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Μέθοδοι υπολογισμού ιδιοτήτων Μοριακή Θεωρία α. Ιξώδες υγρού (Bird, R.B., Stewart, W.E. and Lightfoot, E.N. Transport Phenomena, Wiley, 2002) x y υx 3/10/2014 ΔΧ

34 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Μέθοδοι υπολογισμού ιδιοτήτων Μοριακή Θεωρία β. Διάχυση μεγαλομορίων, M, σε υγρό, L Stokes-Einstein equation και εξάρτηση ιδιότητας από μορφή μορίου Δ DML D 3/10/2014 ΔΧ

35 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Μέθοδοι υπολογισμού ιδιοτήτων Ομογενές Μείγμα : ιδιότητες από κανόνες μείγματος (mixing rules) Ιξώδες (διάλυμα) Ετερογενές μείγμα: ιδιότητες από θεωρίες φαινομενικού μέσου (effective medium theories) Ιξώδες (αιώρημα στερεών σφαιρών με την ίδια ακτίνα σε υγρό) 3/10/2014 ΔΧ

36 Κρίσιμα Χαρακτηριστικά Προϊόντος (Critical Quality Attributes)
Μέθοδοι υπολογισμού ιδιοτήτων Κανόνες (ομογενούς) Μείγματος (Mixing rules) α. Ιξώδες β. Πυκνότητα Θεωρίες Αποτελεσματικού Μέσου (Effective Medium Theories) Ιξώδες αιωρήματος στερεών σφαιρών με ακτίνα ενός μεγέθους σε υγρό 4/11/2011 ΔΧ

37 Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino
ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino H εταιρεία σου αποφασίζει να βγάλει στην αγορά στιγμιαίο Cappuccino. Να ορίσετε τα χαρακτηριστικά ποιότητας, παράγοντες που τα επιρρεάζουν, και προδιαγραφές Πίνακας Χαρακτηριστικών Ποιότητας Κρίσιμα Επιθυμητά Χρήσιμα Εύκολο να παρασκευαστεί Χωρίς ζάχαρη Εμπλουτισμένο με βιταμίνες Υφή κρέμας/γάλακτος Χαμηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες Διαθέσιμο σε ποικιλία γεύσεων/αρωμάτων Αφρώδες στην επιφάνεια Μεγάλη διάρκεια ζωής Μικρές ποσότητες σερβιρίσματος Οικονομικό Λίγα συντηρητικά ή πρόσθετα Με ή χωρίς καφείνη Συσκευασία ανθεκτική στην υγρασία Γεύση/άρωμα με φυσικές ουσίες Χωρίς καφείνη για παιδιά 3/10/2014 ΔΧ

38 Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino
ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ Παράδειγμα 1. Στιγμιαίο (Instant) Cappuccino H εταιρεία σου αποφασίζει να βγάλει στην αγορά στιγμιαίο Cappuccino. Να ορίσετε τα χαρακτηριστικά ποιότητας, παράγοντες που τα επιρρεάζουν και προδιαγραφές Χαρακτηριστικά Ποιότητας & Παράγοντες Εύκολο να παρασκευαστεί ταχεία διάλυση του καφέ στο νερό καφές σε κρυσταλλικό ή άμορφο τύπο μέγεθος κόκκων & διαλυτότητα καφέ, θερμοκρασία Υφή κρέμας/γάλακτος γάλα με συγκεκριμμένη δομή και σταθερότητα δομής (γαλάκτωμα – emulsion;) Aφρώδες στην επιφάνεια σταθερότητα αφρού, ογκομετρικά κλάσματα υγράς και αέριας φάσης Οικονομικό €,€€ Συσκευασία ανθεκτική στην υγρασία διαπερατότητα υλικού συσκευασίας Προδιαγραφές Κόστος για καταναλωτή: < € 0.75 τα 30 ml Kόστος παρασκευής: € 0.25 τα 30 ml Ποσότητα για 1 σερβίρισμα: 1 κουταλιά Περιεχόμενο θερμίδων: < 50 θερμίδες το σερβίρισμα Επιτρεπτός χρόνος παραμονής πρίν την χρήση: < 6 μήνες Διάρκεια αφρού: > 20 minutes 3/10/2014 ΔΧ