Principi di tecnologia alimentare
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze necessarie alla interpretazione e alla misura dei fenomeni sui quali si basano le operazioni fisiche fondamentali per il trattamento dei prodotti agricoli e alimentari. L'insegnamento fornisce conoscenze sulle principali operazioni unitarie della tecnologia alimentare in termini di fenomenologia, bilanci di materia e di energia, cinetiche, schemi funzionali dei principali impianti e criteri di ottimizzazione. L'insegnamento ha inoltre lo scopo di fornire le conoscenze su relazioni e modelli matematici utili alla soluzione dei problemi numerici di progetto e di controllo.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento gli studenti sapranno valutare e interpretare i fenomeni fisici e applicare le leggi correlate. Gli studenti sapranno affrontare e risolvere esercizi numerici al fine di progettare e tenere sotto controllo le operazioni relative al trasporto di calore, termodinamica applicata alle miscele gas-vapore, trasporto dei fluidi, concentrazione per evaporazione, pastorizzazione e sterilizzazione termica, essiccamento, centrifugazione, filtrazione e separazione per membrana, estrazione solido-liquido. Al termine dell'insegnamento gli studenti sapranno valutare l'idoneità degli impianti e delle condizioni operative dei trattamenti, definire le condizioni di ottimizzazione ed esprimersi con proprietà di linguaggio e terminologia tecnica.
Periodo: annuale
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
annuale
Metodi didattici
Il corso verrà erogato con modalità ibrida.
Le lezioni e le esercitazioni di calcolo si terranno sia in aula (in presenza) che in videoconferenza utilizzando Microsoft Teams (in remoto) secondo l'orario previsto.
Le lezioni in presenza saranno approssimativamente il 50%; tale previsione potrà mutare in funzione della situazione sanitaria generale. Gli studenti che non parteciperanno alle lezioni in presenza potranno svolgere comunque le attività online, in modo da sviluppare le medesime capacità. La partecipazione alla didattica in presenza è volontaria e non avrà alcuna conseguenza sulla valutazione finale. Il materiale di studio sarà reso disponibile nel sito Ariel del corso.
Gli orari delle lezioni e tutti i dettagli delle attività saranno pubblicati sul sito del corso di studio (https://scienzealimentari.cdl.unimi.it/it) entro l'inizio delle lezioni. Le modalità e i criteri per partecipare alle lezioni in presenza, che prevedono una prenotazione con la apposita app, saranno pubblicate per tempo.
Comunicazioni e avvisi specifici sarranno pubblicati nel sito ARIEL dell'insegnamento.
Programma e materiale di riferimento
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolgerà in forma scritta utilizzando la piattaforma Microsoft Teams o, laddove la regolamentazione lo consentisse, in presenza sempre in forma scritta.
L'esame, in particolare, sarà volto a:
- accertare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenza e capacità di comprensione;
- accertare la capacità di applicare conoscenza e comprensione attraverso la soluzione di esercizi numerici sui principali argomenti del corso.
Il corso verrà erogato con modalità ibrida.
Le lezioni e le esercitazioni di calcolo si terranno sia in aula (in presenza) che in videoconferenza utilizzando Microsoft Teams (in remoto) secondo l'orario previsto.
Le lezioni in presenza saranno approssimativamente il 50%; tale previsione potrà mutare in funzione della situazione sanitaria generale. Gli studenti che non parteciperanno alle lezioni in presenza potranno svolgere comunque le attività online, in modo da sviluppare le medesime capacità. La partecipazione alla didattica in presenza è volontaria e non avrà alcuna conseguenza sulla valutazione finale. Il materiale di studio sarà reso disponibile nel sito Ariel del corso.
Gli orari delle lezioni e tutti i dettagli delle attività saranno pubblicati sul sito del corso di studio (https://scienzealimentari.cdl.unimi.it/it) entro l'inizio delle lezioni. Le modalità e i criteri per partecipare alle lezioni in presenza, che prevedono una prenotazione con la apposita app, saranno pubblicate per tempo.
Comunicazioni e avvisi specifici sarranno pubblicati nel sito ARIEL dell'insegnamento.
Programma e materiale di riferimento
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si svolgerà in forma scritta utilizzando la piattaforma Microsoft Teams o, laddove la regolamentazione lo consentisse, in presenza sempre in forma scritta.
L'esame, in particolare, sarà volto a:
- accertare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenza e capacità di comprensione;
- accertare la capacità di applicare conoscenza e comprensione attraverso la soluzione di esercizi numerici sui principali argomenti del corso.
Prerequisiti
Lo studente deve possedere una sufficiente conoscenza degli argomenti trattati negli insegnamenti di Fisica delle scuole superiori, dell'Algebra elementare e della Trigonometria; deve possedere dimestichezza con le principali grandezze fisiche e con le relazioni fondamentali che descrivono i fenomeni alla base delle operazioni trattate nel corso; deve avere dimestichezza con l'uso della calcolatrice scientifica.
E' altamente raccomandabile aver superato gli esami di Elementi di calcolo e Fisica.
E' altamente raccomandabile aver superato gli esami di Elementi di calcolo e Fisica.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta, che prevede la soluzione di esercizi di calcolo simili a quelli affrontati nelle esercitazioni e la risposta a domande aperte sui fenomeni, gli aspetti teorici, gli impianti e le condizioni di ottimizzazione delle operazioni trattate nel corso. La prova ha l'obiettivo di accertare: la conoscenza dei fenomeni fisici e delle operazioni trattati nel programma, delle leggi fisiche che li regolano, degli schemi operativi e delle caratteristiche dei principali impianti; la capacità di risolvere problemi numerici di progetto e di controllo relativi ai fenomeni fisici e alle operazioni trattati nel programma; l'acquisizione del linguaggio e della terminologia proprie della disciplina. E' prevista una prova d'esame per ciascun modulo; è necessario avere superato la prova relativa al primo modulo per sostenere la prova relativa al secondo modulo. L'iscrizione all'esame avviene mediante Unimia. Il voto finale, in 30mi, è ottenuto come media matematica delle due prove parziali ed è comunicato attraverso Unimia.
Durante l'emergenza Covid l'esame è condotto a distanza, secondo le modalità indicate dai docenti.
Durante l'emergenza Covid l'esame è condotto a distanza, secondo le modalità indicate dai docenti.
Fisica tecnica
Programma
RICHIAMI DI FISICA ELEMENTARE
La struttura della materia. Grandezze e unita' di misura. Comunicazione dei risultati ed errori di misura. Analisi dimensionale.
FONDAMENTI DEI FENOMENI DI TRASPORTO DEL CALORE
Generalità'. Il concetto di flusso. Definizione di temperatura. Trasporto di calore: definizione d'energia interna e di calore. La conduzione: la legge di Fourier, la conducibilità' termica, il regime stazionario e transitorio, la conduzione attraverso pareti semplici e composte. La convezione: convezione forzata; convezione naturale; il calcolo della conduttanza convettiva mediante l'analisi dimensionale; i numeri di Reynolds, Nusselt, Prandtl e Grashoff e le correlazioni. Lo scambio termico combinato per convezione e conduzione. Gli scambiatori di calore: tipologie e bilanci energetici; dimensionamento di massima di uno scambiatore di calore. L'irraggiamento: lo spettro elettromagnetico, le proprietà' delle onde; le principali leggi dell'irraggiamento (legge di Plank, di Stefan-Boltzmann, di Wien), lo scambio di calore per irraggiamento tra oggetti di geometria semplice.
MISCELE GAS-VAPORE
Leggi dei gas perfetti (richiami). Miscele di gas e vapori(aria umida). Grandezze caratteristiche dell'aria umida. Diagrammi psicrometrici. Principali trasformazioni dell'aria umida. Il condizionamento degli ambienti.
MECCANICA DEI FLUIDI
Stati di aggregazione della materia. Definizione di fluido. Gas e liquidi. Fluidi ideali e fluidi reali. Densità'. Pressione.
Statica dei fluidi: principio di Pascal, legge di Stevino, spinta di Archimede, esperienza di Torricelli. Manometri e Barometri.
Dinamica dei fluidi ideali e reali: portata, equazione di continuità', Equazione di Bernoulli. Perdite di carico continue e localizzate. Pompe: descrizione, prevalenza, potenza.
Cenni di reologia.
La struttura della materia. Grandezze e unita' di misura. Comunicazione dei risultati ed errori di misura. Analisi dimensionale.
FONDAMENTI DEI FENOMENI DI TRASPORTO DEL CALORE
Generalità'. Il concetto di flusso. Definizione di temperatura. Trasporto di calore: definizione d'energia interna e di calore. La conduzione: la legge di Fourier, la conducibilità' termica, il regime stazionario e transitorio, la conduzione attraverso pareti semplici e composte. La convezione: convezione forzata; convezione naturale; il calcolo della conduttanza convettiva mediante l'analisi dimensionale; i numeri di Reynolds, Nusselt, Prandtl e Grashoff e le correlazioni. Lo scambio termico combinato per convezione e conduzione. Gli scambiatori di calore: tipologie e bilanci energetici; dimensionamento di massima di uno scambiatore di calore. L'irraggiamento: lo spettro elettromagnetico, le proprietà' delle onde; le principali leggi dell'irraggiamento (legge di Plank, di Stefan-Boltzmann, di Wien), lo scambio di calore per irraggiamento tra oggetti di geometria semplice.
MISCELE GAS-VAPORE
Leggi dei gas perfetti (richiami). Miscele di gas e vapori(aria umida). Grandezze caratteristiche dell'aria umida. Diagrammi psicrometrici. Principali trasformazioni dell'aria umida. Il condizionamento degli ambienti.
MECCANICA DEI FLUIDI
Stati di aggregazione della materia. Definizione di fluido. Gas e liquidi. Fluidi ideali e fluidi reali. Densità'. Pressione.
Statica dei fluidi: principio di Pascal, legge di Stevino, spinta di Archimede, esperienza di Torricelli. Manometri e Barometri.
Dinamica dei fluidi ideali e reali: portata, equazione di continuità', Equazione di Bernoulli. Perdite di carico continue e localizzate. Pompe: descrizione, prevalenza, potenza.
Cenni di reologia.
Metodi didattici
Sono previste lezioni frontali ed esercitazioni di calcolo in aula condotte dal docente.
Materiale di riferimento
Dispense del corso ed eserciziari, disponibili sul sito ARIEL dell'insegnamento.
Testi consigliati: : R.P. Singh , D.R. Heldman, Principi di Tecnologia Alimentare, Casa Editrice Ambrosiana; Termodinamica e trasmissione del calore, Y.A. Cengel, McGraw-Hill; Elementi di fisica tecnica, Y. A. Cengel, J. M. Cimbala, R.H. Turner, McGraw-Hill; Meccanica dei fluidi, Y. A. Cengel, J. M. Cimbala, R.H. Turner, McGraw-Hill.
Testi consigliati: : R.P. Singh , D.R. Heldman, Principi di Tecnologia Alimentare, Casa Editrice Ambrosiana; Termodinamica e trasmissione del calore, Y.A. Cengel, McGraw-Hill; Elementi di fisica tecnica, Y. A. Cengel, J. M. Cimbala, R.H. Turner, McGraw-Hill; Meccanica dei fluidi, Y. A. Cengel, J. M. Cimbala, R.H. Turner, McGraw-Hill.
Operazioni unitarie
Programma
Bilanci materiali; soluzione di esercizi numerici. Bilanci di entalpia nelle operazioni che comportano trasporto di calore sensibile e cambiamento di stato; soluzione di esercizi numerici. Evaporazione: bilanci materiali ed energetici nell'evaporazione; evaporatori; soluzione di esercizi numerici. Pastorizzazione e sterilizzazione termica: cinetiche della distruzione microbica (I e II legge di Bigelow); cinetiche delle reazioni di danno termico (ordine zero, primo e secondo ordine, equazione di Arrhenius); calcolo delle costanti cinetiche; calcolo dell'effetto sterilizzante dei trattamenti; studio dell'ottimizzazione dei trattamenti termici; pastorizzatori e sterilizzatori; soluzione di esercizi numerici. Igroscopicità dei prodotti alimentari: attività dell'acqua, isoterme di adsorbimento/desorbimento. Essiccamento in corrente d'aria: caratteristiche e principali trasformazioni dell'aria umida; utilizzo del diagramma psicrometrico; bilanci materiali ed energetici nell'essiccamento; cinetiche di essiccamento; essiccatori; soluzione di esercizi numerici; cenni sulla liofilizzazione. Decantazione e centrifugazione: leggi della decantazione statica e bacini di decantazione; centrifugazione; centrifughe. Filtrazione: filtrazione di superficie e filtrazione di profondità; materiali filtranti e coadiuvanti di filtrazione; filtri. Operazioni di separazione per membrana: microfiltrazione tangenziale, ultrafiltrazione, osmosi inversa. Estrazione solido-liquido: estrazione multipla ad esaurimento, estrazione continua in controcorrente; estrattori.
Metodi didattici
Sono previste lezioni frontali ed esercitazioni di calcolo condotte a distanza dal docente, via videoconferenza e mediante presentazioni con commento audio.
Materiale di riferimento
Libro di testo: R.P. Singh , D.R. Heldman, Principi di Tecnologia Alimentare, Casa Editrice Ambrosiana. Testo consigliato: C. Pompei, Operazioni unitarie delle tecnologie alimentari, Casa Editrice Ambrosiana. Materiale fornito dal docente disponibile sulla piattaforma Ariel (https://ariel.unimi.it)
Moduli o unità didattiche
Fisica tecnica
ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE - CFU: 6
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docente:
Ferrari Enrico
Operazioni unitarie
AGR/15 - SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore
Docente:
Giovanelli Gabriella
Docente/i
Ricevimento:
Libero
Dipartimento di Ingegneria Agraria
Ricevimento:
su appuntamento