Principi di tecnologia alimentare
A.A. 2024/2025
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 può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
annuale
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 propri della disciplina. E' prevista una prova d'esame per ciascun modulo, ciascuna della durata di 2 ore; 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.
Gli studenti con DSA e con disabilità sono pregati di contattare via mail il Docente almeno 10 giorni prima della data di esame prevista per concordare le eventuali misure individualizzate. Nella mail indirizzata al docente è necessario mettere in CC i rispettivi Servizi di Ateneo: [email protected] (per studenti con DSA) e [email protected] (per studenti con disabilità).
Gli studenti con DSA e con disabilità sono pregati di contattare via mail il Docente almeno 10 giorni prima della data di esame prevista per concordare le eventuali misure individualizzate. Nella mail indirizzata al docente è necessario mettere in CC i rispettivi Servizi di Ateneo: [email protected] (per studenti con DSA) e [email protected] (per studenti con disabilità).
Fisica tecnica
Programma
MODULO FISICA TECNICA - I° SEMESTRE
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.
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.
Metodi didattici
Il modulo di Fisica Tecnica si svolge nel primo semestre. Sono previste lezioni frontali ed esercitazioni di calcolo in aula condotte dal docente.
Materiale di riferimento
Dispense del corso ed eserciziari, disponibili sul sito myAriel dell'insegnamento (https://ariel.unimi.it).
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
OPERAZIONI UNITARIE - II° SEMESTRE
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.
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
Il modulo Operazioni Unitarie si svolge nel secondo semestre. Sono previste lezioni frontali ed esercitazioni di calcolo in aula, condotte dal docente. Sono inoltre previsti seminari tenuti da professionisti del settore.
Materiale di riferimento
Materiale fornito dal docente disponibile sulla piattaforma myAriel (https://ariel.unimi.it)
Libro di riferimento: R.P. Singh , D.R. Heldman, Principi di Tecnologia Alimentare, Casa Editrice Ambrosiana, 2015;
C. Pompei, Operazioni unitarie delle tecnologie alimentari, Casa Editrice Ambrosiana; G. Saravacos, A. E. Kostaropoulos
Handbook of Food Processing Equipment, 2nd edition, Springer
Second Edition
Libro di riferimento: R.P. Singh , D.R. Heldman, Principi di Tecnologia Alimentare, Casa Editrice Ambrosiana, 2015;
C. Pompei, Operazioni unitarie delle tecnologie alimentari, Casa Editrice Ambrosiana; G. Saravacos, A. E. Kostaropoulos
Handbook of Food Processing Equipment, 2nd edition, Springer
Second Edition
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
Turni:
Turno
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
Turni:
Turno
Docente:
Giovanelli GabriellaDocente/i
Ricevimento:
Libero
Dipartimento di Ingegneria Agraria
Ricevimento:
su appuntamento