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Patrizia FAVA
Professore Associato
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Agraria
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Insegnamento: Ingegneria alimentare
Scienze e tecnologie agrarie e degli alimenti (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Obiettivo primario del corso è di fornire approfondite nozioni di base in riferimento alle diverse operazioni unitarie, e alle relative leggi che le governano, impiegate nel trattamento e nella conservazione degli alimenti, che possono consentire un più puntuale approfondimento e l'applicazione alle specifiche matrici alimentari. L'insegnamento si propone inoltre di fornire le conoscenze di base sulle macchine e gli impianti dell'industria alimentare sulla base delle operazioni unitarie trattate nel corso.
Prerequisiti
una conoscenza di base di matematica e della fisica del primo anno
Programma del corso
La scansione in CFU del programma è indicativa e può subire variazioni in funzione del feedback ricevuto dagli studenti che seguono le lezioni
CFU 1.0 (8 ore)
Classificazione delle operazioni unitarie e degli alimenti su base tecnologica. Bilanci di massa: definizione della frazione in massa di solidi e liquidi. Programmazione lineare per la formulazione di alimenti complessi. Bilanci di energia: calore specifico degli alimenti, equazioni di Siebel per il calcolo del calore specifico degli alimenti; definizione di entalpia e di bilancio entalpico. Esercitazioni numeriche su bilanci di massa e di energia.
CFU 0.75 (6 ore)
Elementi di statica dei fluidi. Reologia dei fluidi: classificazione dei fluidi (newtoniani, non newtoniani); definizione del moto dei fluidi: numero di Reynolds; resistenza tangenziale. Elementi di dinamica dei fluidi: equazioni di continuità e di Bernoulli, perdite di carico. Esercitazioni numeriche equazione di Bernoulli.
CFU 1.50 (12 ore)
Modalità di trasmissione del calore (conduzione, convezione). Equazioni del trasporto di calore e dello scambio termico. Trasporto di calore non stazionario in un alimento solido (diagrammi di Gurnie-Lurie). Traporto di calore tra due fluidi separati da una parete: equazione generale, stima del coefficiente globale di scambio termico; effetto fouling. Principali scambiatori di calore: diretti, indiretti; impiego degli scambiatori; criteri di assemblaggio degli scambiatori di calore. Esercitazioni numeriche sullo scambio termico.
CFU 1.50 (12 ore)
Pastorizzazione e sterilizzazione termica. Leggi della distruzione termica (prima e seconda legge di Bigelow): definizione di D e di z. Definizione del danno termico (effetto cottura). Definizione di Fo di un trattamento termico. Calcolo dell’effetto sterilizzante su alimenti confezionati: costruzione della curva di penetrazione del calore e calcolo del numero di riduzioni decimali della popolazione microbica. Esercitazioni numeriche sull’effetto sterilizzante
CFU 0.75 (6 ore)
Evaporazione: descrizione dei fenomeni che avvengono durante l’evaporazione. Bilanci di massa e di energia dell’evaporazione. Criteri di assemblaggio degli evaporatori: singolo e multiplo effetto; calcolo del risparmio energetico. Esercitazioni numeriche sull’evaporazione.
CFU 0.50 (4 ore)
Il ruolo dell’acqua negli alimenti. Definizione di attività dell'acqua (Aw); relazione tra Aw e qualità dei prodotti alimentari. Isoterme di adsorbimento/desorbimento: modalità di costruzione e interpolazione dei punti sperimentali (equazioni di B.E.T. e di G.A.B., equazioni empiriche).
CFU 0.25 (2 ore).
Cenni di psicrometria: definizione di aria secca e aria umida, caratteristiche delle miscele aria-vapore, diagramma di Mollier.
CFU 0.75 (6 ore)
Essiccamento: equazioni fondamentali dell'essiccamento; bilanci di massa e di energia nell’essiccamento; criteri di risparmio energetico. Essiccamento spray-drying. Esercitazioni numeriche sull’essiccamento. Liofilizzazione: descrizione dell’operazione e confronto con l’essiccamento.
CFU 1.0 (8 ore)
Operazioni di separazione. Filtrazione: teoria della filtrazione; coadiuvanti di filtrazione; descrizione dei principali sistemi di filtrazione. Centrifugazione: teoria della centrifugazione, principali sistemi di centrifugazione. Estrazione solido-liquido.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza (teoria: minimo 48 ore- 6 CFU; esercitazioni numeriche: massimo 16 ore – 2 CFU) che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point) e nel caso delle esercitazioni numeriche tramite la risoluzione alla lavagna dei problemi proposti.
L’insegnamento è erogato in lingua italiana
Testi di riferimento
Carlo Pompei - Operazioni unitarie delle tecnologie alimentari - Casa Editrice Ambosiana
Singh, Heldman. Principi di tecnologia alimentare. Casa Editrice Ambrosiana - disponibile presso la docente
Verifica dell'apprendimento
L’esame finale è distinto in due parti
- una prova scritta il cui superamento dà accesso alla prova orale
- una prova orale
La prova scritta consiste nella risoluzione di problemi inerenti gli argomenti dell’insegnamento; si propongono allo studenti 3 problemi: la risoluzione del primo è obbligatoria e la prova si intende superata se lo studente risolve in modo corretto e argomentato due problemi su tre. Il tempo concesso per lo svolgimento della prova è di 2 ore. I risultati saranno comunicati via ESSE3 tramite l’invio di una mail entro le ore 24 del giorno in cui si è svolta la prova, con l’indicazione dell’esito: positivo, si è ammessi all’orale; negativo: la prova scritta deve essere ripetuta.
La prova orale consiste in un colloquio della durata variabile tra 30 e 45 minuti su tutti gli argomenti del programma, ponendo particolare attenzione ai capitoli del trasporto di calore, del trattamento termico degli alimenti. Sono particolarmente apprezzate doti di sintesi tra gli argomenti trattati e l'uso di un appropriato linguaggio tecnico-scientifico.
Risultati attesi
1.Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso gli studenti dovranno essere in grado di
- gestire bilanci di massa e di energia nelle varie operazioni unitarie delle industrie alimentari
- descrivere le principali operazioni di scambio termico nell'industria alimentare
- gestire i principi di inattivazione termica dei microrganismi e calcolare la letalità dei trattamenti termici di sterilizzazione convenzionale
- selezionare appropriate tecniche di separazione in funzione del substrato alimentare
- gestire differenti tecniche di disidratazione e concentrazione di alimenti solidi e liquidi
2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate
- collegare le varie conoscenze di base in un processo alimentare
- padroneggiare una terminologia tecnica adeguata alla descrizione delle operazioni unitarie
3. Autonomia di giudizio
- essere in grado di valutare la consistenza dei risultati ottenuti durante le esercitazioni numeriche
- verificare il proprio grado di apprendimento e comprensione dei concetti esposti grazie alla possibilità d’intervento a lezione
4. Abilità comunicative
- esprimere in modo corretto e logico le proprie conoscenze, riconoscendo l’argomento richiesto e rispondendo in modo puntuale e completo alle domande d’esame
5. Capacità di apprendimento
- approfondire le conoscenze apprese per proseguire il proprio percorso universitario mettendo a frutto terminologia, schemi, concetti