Corso di Laurea in Tecnologie alimentari - TAL

Nozioni di base di Fisica (Meccanica, Meccanica dei fluidi, Termodinamica, Elettromagnetismo).
Elementi di Tecnologie Alimentari con particolare riferimento alle operazioni unitarie.
E' consigliabile aver seguito i seguenti insegnamenti: Ingegneria delle Produzioni Alimentari Industriali (AGR0112) e Tecnologie alimentari e principi di ingegneria alimentare (SAF0133).

L’insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del corso di studi in Tecnologie alimentari con particolare riferimento agli impianti di trasformazione degli alimenti (area di apprendimento "TECNOLOGIA E IMPIANTI DELLE TRASFORMAZIONI").

Alle persone viene fornita una panoramica sulle tecnologie e sulle principali tipologie di macchine comunemente adottate nell’industria alimentare, considerando sia il principio di funzionamento sia i criteri che ne guidano la scelta. Oltre ai macchinari strettamente legati allo svolgimento di specifiche operazioni unitarie, vengono presentati gli impianti di servizio per la movimentazione di materiali (materie prime, semilavorati o prodotti finiti) e la fornitura di energia termica, energia elettrica, aria compressa ed acqua di processo. L’insegnamento fornisce inoltre strumenti per l’interpretazione di schemi di impianti, anche complessi, che prevedono l’interazione tra più macchinari e gli impianti di servizio.

Conoscenza e Capacità di comprensione

Al termine dell’insegnamento la persona dovrà:

• conoscere i concetti di base della meccanica applicata alle macchine;
• conoscere i concetti di base dell’elettromagnetismo e delle macchine elettriche;
• conoscere le diverse tipologie di sistemi di trasporto e stoccaggio di materiali solidi;
• conoscere gli aspetti generali e le problematiche legate alla refrigerazione;
• conoscere i concetti di base relativi alla termodinamica dell’aria umida;
• saper interpretare un diagramma di Mollier dell’aria umida;
• saper individuare i carichi termici relativi ad un magazzino frigorifero;
• conoscere gli aspetti generali relativi all’essicazione di prodotti alimentari, le tecnologie e gli impianti maggiormente diffusi;
• saper interpretare un diagramma di Piping and Instrumentation relativo ad un impianto alimentare con particolare riferimento agli anelli di controllo presenti e agli impianti di servizio;
• conoscere il principio di funzionamento di sensori e trasduttori utilizzati negli impianti alimentari;
• conoscere i concetti di base relativi all’estrazione meccanica solido-liquido e le differenti tipologie di presse;
• conoscere i principi relativi alla separazione solido-liquido le macchine e le tecnologie comunemente adottate;
• conoscere quali sono le problematiche e le soluzioni impiantistiche adottate relativamente agli impianti di produzione e distribuzione del vapore;
• conoscere i principi fondamentali relativi agli impianti di servizio in un’azienda alimentare.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell’insegnamento la persona sarà in grado di:

• calcolare la potenza elettrica assorbita e le correnti che circolano sulle linee di alimentazione di macchinari e/o reparti di produzione in funzione dei carichi presenti;
• effettuare il dimensionamento di massima di una macchina frigorifera a compressione di vapore;
• tracciare su un diagramma di Mollier trasformazioni termodinamiche dell’aria umida, con particolare riferimento ai processi di refrigerazione ed essicamento;
• calcolare i carichi termici relativi ad un magazzino frigorifero;
• scegliere le tipologie di sensori più adatti in funzione delle grandezze fisiche da misurare e delle caratteristiche del processo;
• individuare e scegliere i macchinari più adatti allo svolgimento di un dato processo produttivo in funzione della tipologia di prodotto, delle necessità e della struttura dell’azienda;

 Autonomia di giudizio

Al termine dell’insegnamento la persona sarà in grado discutere in modo critico le soluzioni impiantistiche e le tecnologie proposte da progettisti di impianti e fornitori di macchine valutandone la validità e l’opportunità in riferimento ad uno specifico processo produttivo.

Tale capacità viene stimolata dal docente durante le lezioni con il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni in aula.

Abilità comunicative

Al termine dell’insegnamento la persona sarà in grado di interagire con i diversi attori coinvolti in un’industria alimentare (progettisti di impianti, fornitori di macchinari, addetti alla produzione, addetti alla manutenzione, addetti al controllo qualità) con un linguaggio tecnico proprio del settore impiantistico.

 Capacità di apprendimento

Le competenze trasmesse consentono alla persona di approfondire in modo autonomo gli aspetti legati alle macchine e agli impianti dell’industria alimentare sia nell’ambito di un corso di laurea magistrale sia in ambito professionale.

Cenni di meccanica applicata alle macchine

• Sistemi di trasmissione del moto e motoriduttori
• Sistemi pneumatici

 Cenni di elettromagnetismo ed elettrotecnica generale

• Grandezze elettriche e magnetiche: concetto di potenziale elettrico, corrente, resistenza elettrica (prima legge di Ohm), resistività (seconda legge di Ohm) e sua dipendenza dalla temperatura, condensatori, concetto di campo magnetico e di induzione magnetica.
• Studio di circuiti elettrici (elementari) in corrente continua, potenza elettrica ed effetto Joule.
• Corrente alternata, potenza elettrica in sistemi monofase e trifase
• Cenni al funzionamento delle macchine elettriche (alternatore, trasformatore, motore asincrono trifase)

 Sistemi di stoccaggio e trasporto di materiali solidi nell'industria alimentare

• Sistemi di stoccaggio
• Sistemi di trasposto di tipo meccanico: trasportatori a nastro, trasportatori a rulli, trasportatori a catena, elevatori a tazze, trasportatori a coclea, sistemi a letto fluido e sistemi a tavola vibrante
• Sistemi di trasporto pneumatico

 Refrigerazione, macchine frigorifere e magazzini frigoriferi

• Aspetti generali legati alla conservazione degli alimenti a basse temperature con particolare riferimento alla refrigerazione (problematiche, tecniche di refrigerazione, aspetti normativi).
• Ciclo frigorifero a compressione di vapore teorico e reale, COP
• Componenti di una macchina frigorifera a compressione di vapore (compressori, organi di laminazione, evaporatori e condensatori)
• Pompe di calore
• Cenni al ciclo frigorifero ad assorbimento e al raffreddamento sottovuoto
• Termodinamica dell’aria umida
• Bilancio termico di celle e magazzini frigoriferi

 Sistemi di regolazione e controllo, diagrammi P&I

• Sistemi di regolazione e controllo: generalità, controlli a soglia e controlli a regolazione continua (PID)
• Valvole: generalità, classificazione in base alla tipologia di otturatore, azionamento e utilizzo
• Diagrammi P&I
• Regolazione della portata in un circuito idraulico con pompa centrifuga medinate valvola o inverter
• Sensori e trasduttori

 Estrazione meccanica solido-liquido

• Estrazione solido-liquido: definizioni, generalità e resa di estrazione
• Presse continue (presse a nastro, presse a vite)
• Presse discontinue (presse a polmone, presse a piatti)

 Sistemi di separazione meccanica

• Separazione di materiali solidi: vagliatura, stacciatura, calibratura, burattamento
• Principi che regolano la sedimentazione (equazione di Stokes)
• Decantazione, flottazione, centrifugazione
• Filtrazione frontale: aspetti generali, setti filtranti, filtri continui e discontinui, filtri a camera di pressione, filtri a tamburo rotante
• Filtrazione tangenziale: aspetti generali, tipologie di membrane, impianti per la microfiltrazione e la filtrazione per osmosi inversa

 Impianti di servizio

• Impianti per la produzione e la distribuzione del vapore
• Impianti elettrici
• Impianti di trattamento dell’aria (sistemi di condizionamento, sistemi per la pulizia dell’aria)
• Impianti per la produzione e distribuzione dell’aria compressa
• Impianti di distribuzione dell’acqua

L'insegnamento prevede 80 ore di lezione frontale (teoria + svolgimento esercizi di calcolco) durante le quali il docente si avvarrà di presentazioni ed altro materiale (es. brevi filmati) che verranno rese disponibili alle persone sulla piattaforma e-learning di ateneo Moodle. Durante le lezioni verranno, inoltre, svolti esempi ed esercizi per agevolare la comprensione degli argomenti trattati.

La frequenza al corso è facoltativa, ma comunque consigliata.

Le persone potranno verificare progressivamente la loro preparazione mediante test ed esercizi proposti in aula. Verranno inoltre proposti esercizi svolti e commentati in aula con le persone al termine di ciascun argomento.

L'esame finale è in forma scritta costituito da  esercizi di calcolo (punteggi variabili da 1 a 6 in base alla difficoltà) e da domande a risposta chiusa e/o aperta (punteggi variabili da 1 a 6 in base alla difficoltà) relative ai diversi argomenti svolti. I punti totali (32) saranno suddivisi sulla base delle domande presenti nella prova per importanza ed estensione e indicati sul testo dell’esame. La lode sarà attribuita se il punteggio ottenuto sarà maggiore o uguale a 31. 

Se l'esito della prova scritta è positivo (voto maggiore o uguale a 18/30) la persona può richiedere un colloquio orale opzionale, durante il quale, oltre alla discussione della prova scritta, si prevede la verifica approfondita della capacità di ragionamento e di collegamento tra le conoscenze acquisite. In questo caso il voto finale sarà determinato dalla media artmetica tra il voto dello scritto e dell'orale.

Testi e materiale di riferimento

Lucidi delle lezioni, esercizi e altro materiale  (disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle)

Ingegneria dell'industria alimentare. Operazioni unitarie del food engineering. Macchine e impianti. D. Friso; CLEUP, 2018 (o edizioni precedenti). 

Il corso si svolge presso la sede di Cuneo.

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.