BIOCHEMICAL AND FOOD PLANT DESIGN - IMPIANTI BIOCHIMICI E DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

Internazionalizzazione della Didattica BIOCHEMICAL AND FOOD PLANT DESIGN - IMPIANTI BIOCHIMICI E DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

0622800032
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA ALIMENTARE
2021/2022



OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2019
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
1BIOCHEMICAL REACTORS - IMPIANTI BIOCHIMICI MODULO DI (BIOCHEMICAL AND FOOD PLANT DESIGN - IMPIANTI BIOCHIMICI E DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE)
660LEZIONE
2FOOD PROCESS DESIGN - PROGETTAZIONE DEI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE MODULO DI (BIOCHEMICAL AND FOOD PLANT DESIGN - IMPIANTI BIOCHIMICI E DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE)
660LEZIONE
Obiettivi
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
I COMPONENTI STRUTTURALI DI UN REATTORE MICROBIOLOGICO. L'EQUAZIONE MONOD E LA SUA APPLICAZIONE ALLE CINETICHE MICROBICHE. L'EQUAZIONE DI VELOCITÀ MICROBIOLOGICA. SISTEMI ASSOCIATI DI CRESCITA. BIOREATTORI BATCH A FIOCCHI: PROGETTO BASATO SULLA CINETICA E SUI CRITERI DI SCALE-UP. FUNZIONAMENTO CON SERIE DI FERMENTATORI. ESERCIZIO E PROGETTAZIONE DEI PRINCIPALI REATTORI IN CONTINUO PER LA PRESENZA DI MICRORGANISMI IN FORMA DI FIOCCHI E DI FILM. PROGETTAZIONE DI SISTEMI AERATI. PROGETTAZIONE DI FERMENTATORI CHE UTILIZZANO ENZIMI IMMOBILIZZATI.
PROCESSI INNOVATIVI DI SANIFICAZIONE ALIMENTARE. PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO E PROGETTAZIONE DI: IMPIANTI CRIOCONCENTRAZIONE, MICRONIZZAZIONE E NANONIZZAZIONE, INCLUDENDO FRANTUMAZIONE, EMULSIFICAZIONE. PROGETTAZIONE DI IMPIANTI: ORGANIZZAZIONE PRELIMINARE, PROGETTAZIONE CONCETTUALE, METODI DI PROGETTAZIONE. PROBLEMI DI PROGETTAZIONE DI SISTEMI COMPLESSI: L'ESSICCAZIONE; LIOFILIZZAZIONE, SPRAY-DRYING, STERILIZZAZIONE, CONGELAMENTO. ANALISI DELLE APPARECCHIATURE DI PROCESSO. PROBLEMI DI PROGETTAZIONE DI INSTALLAZIONI DI IMPIANTI COMPLETI. LAYOUT DI PROCESSO. GESTIONE DEGLI IMPIANTI INDUSTRIALI. GESTIONE DEI MATERIALI, RISORSE UMANE E DI MANUTENZIONE. LOGISTICA INDUSTRIALE. GESTIONE DELLE SCORTE. LO SVILUPPO DI UN BUSINESS PLAN DI UNA LINEA DI PRODUZIONE PER L'INDUSTRIA ALIMENTARE.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE - ANALISI INGEGNERISTICA
ANALIZZARE IL FUNZIONAMENTO ED OPERARE: REATTORI MICROBIOLOGICI ED ENZIMATICI NELLE PRINCIPALI CONFIGURAZIONI; SISTEMI DI AERAZIONE PER BIOREATTORI; PROCESSI PRODUTTIVI ALIMENTARI; RAPPRESENTARE UN IMPIANTO IN FLOW-SHEET. IDENTIFICARE LE OPERAZIONI UNITARIE SINGOLE E LE LORO COMBINAZIONI PER LA REALIZZAZIONE DI PRODOTTI ALIMENTARI.
CAPACITÀ DI SVILUPPARE AUTONOMAMENTE MODELLI MATEMATICI PER I SISTEMI BIOLOGICI .

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE - PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA
PROGETTARE REATTORI MICROBIOLOGICI ED ENZIMATICI NELLE PRINCIPALI CONFIGURAZIONI. PROGETTARE SISTEMI DI AERAZIONE PER BIOREATTORI.
PROGETTARE IMPIANTI ALIMENTARI COMPLESSI IN RELAZIONE AL LAYOUT DI IMPIANTO, AI FLUSSI DI MATERIA ED ENERGIA, AL DIMENSIONAMENTO E SCELTA DELLE PRINCIPALI OPERAZIONI UNITARIE; ALLA VALUTAZIONE DELLE UTILITIES RICHIESTE, ALLA STIMA DI REDDITIVITÀ. CAPACITÀ DI ANALISI ECONOMICA NELL’AMBITO DI UNO STUDIO DI FATTIBILITÀ.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO – PRATICA INGEGENRISTICA
CAPACITÀ DI OPERARE CON IMPIANTI BIOCHIMICI.
SCEGLIERE LE TECNOLOGIE, LE ATTREZZATURE E GLI STRUMENTI PIÙ APPROPRIATI ALLA REALIZZAZIONE DI PRODOTTI ALIMENTARI. CONSAPEVOLEZZA DEGLI ASPETTI ECONOMICI, ORGANIZZATIVI E GESTIONALI NELL’AMBITO DELLA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI ALIMENTARI COMPLESSI.

ABILITÀ COMUNICATIVE – CAPACITÀ TRASVERSALI
SAPER LAVORARE IN GRUPPO AD UN PROGETTO. SAPER DESCRIVERE IL RISULTATO DELL’ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE DI IMPIANTI ALIMENTARI COMPLESSI IN UN DOCUMENTO TECNICO. SAPER ESPORRE ORALMENTE, ANCHE CON L’AUSILIO DI SLIDES, E DISCUTERE: 1) SUL FUNZIONAMENTO ED DELLA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI BIOCHIMICI; 2) IL RISULTATO DELL’ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE DI IMPIANTI ALIMENTARI COMPLESSI.

CAPACITÀ DI APPRENDERE – CAPACITÀ TRASVERSALI
SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.

CAPACITÀ DI INDAGINE – CAPACITÀ TRASVERSALI
CAPACITÀ DI RECUPERARE, GESTIRE E SVILUPPARE INDIPENDENTEMENTE LE CONOSCENZE ED INFORMAZIONI NECESSARIE ALL’ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE MATEMATICHE DI BASE, E CONOSCENZE RELATIVE AGLI EQUILIBRI CHIMICI E AI BILANCI DI MATERIA, ENERGIA E QUANTITÀ DI MOTO.
Contenuti
MODULO: IMPIANTI BIOCHIMICI (TOTALE ORE 60: LEZ 46, ES 14)

INTRODUZIONE ALLO STUDIO DEI BIOREATORI (LEZ 6)
INTRODUZIONE AL CORSO. ELEMENTI COSTRUTTIVI DI UN REATTORE MICROBIOLOGICO.

CINETICHE DI REAZIONE BIOLOGICHE (LEZ 7; ES 2)
LA CINETICA DI MONOD E LA SUA APPLICAZIONI ALLE CINETICHE MICROBICHE.
MODELLI CINETICI DI REAZIONE PER MASSA MICROBICA: FIOCCHI E FILM. EQUAZIONI CINETICHE PER FIOCCHI E FILM: LA “BIOLOGICAL RATE EQUATION” (BRE). SISTEMI ASSOCIATI ALLA CRESCITA.

BIOREATTORI (LEZ 21; ES 8)
PROGETTO DI FERMENTATORI BATCH A FIOCCHI BASATO SU CRITERI CINETICI E DI SCALA. SERIE DI FERMENTATORI.
CONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHE, MODELLO CINETICO PER IL PROGETTO E L’ESERCIZIO DI: FERMENTATORI A FIOCCHI CONTINUI: A PERFETTA MISCELAZIONE (CSTF); CSTF CON RICIRCOLAZIONE DELLA MASSA MICROBICA; IN FLUSSO A PISTONE (PFF); A LETTO FLUIDO (FBF). COMBINAZIONE DI FERMENTATORI A FIOCCHI CONTINUI: TRENO DI CSTF, CSTF SEGUITO DA PFF.
CONFIGURAZIONI IMPIANTISTICHE, MODELLO CINETICO PER IL PROGETTO E L’ESERCIZIO DI: FERMENTATORI A FILM CONTINUI A PERFETTA MISCELAZIONE; FERMENTATORI A FILM CONTINUI IN FLUSSO A PISTONE; FERMENTATORI A FILM CONTINUI IN FLUSSO PERCOLANTE.

FERMENTATORI ENZIMATICI (LEZ 6; ES 2)
FERMENTATORI CON ENZIMI IN SOLUZIONE BATCH E CONTINUI. PROGETTO DI FERMENTATORI UTILIZZANTI ENZIMI IMMOBILIZZATI.

AERAZIONE DEI FERMENTATORI (LEZ 6:ES 2)
MODELLO FISICO DELLA AERAZIONE DI UN FERMENTATORE. PROGETTO DI UN SISTEMA AERATO ED AGITATO: AGITAZIONE DI UN SISTEMA OMOGENEO; EFFETTO DELL’AGITAZIONE E DELLA PORTATA DI AERAZIONE SULLE BOLLE E SULLO SCAMBIO DI MATERIA.


MODULO: PROGETTAZIONE DEI PROCESSI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE (TOTALE ORE 60: LEZ 40, ES 20)

INNOVAZIONE DI PROCESSO (LEZ 3)
CAMPI ELETTRICI PULSATI, ALTE PRESSIONI IDROSTATICHE, OMOGENEIZZAZIONE AD ALTA PRESSIONE, RISCALDAMENTO OHMICO, CRIOCONCENTRAZIONE, QUALITÀ DEGLI ALIMENTI. DIMENSIONAMENTO IMPIANTISTICO.

SEPARAZIONE A MEMBRANA (LEZ 3; ES 2)
POLARIZZAZIONE E SPORCAMENTO. MECCANISMI DI TRASPORTO E FLUSSI DI PERMEATO. MATERIALI. MICROFILTRAZIONE, ULTRAFILTRAZIONE, OSMOSI INVERSA.

MICRONIZZAZIONE E NANONIZZAZIONE (LEZ 3)
PROPRIETÀ DELLO STATO DISPERSO. PARTICLE SIZE ANALYSIS. COMMINUZIONE. ENERGIA DI COMMINUZIONE. APPARECCHIATURE DI COMMINUZIONE.

EMULSIFICAZIONE (LEZ 3)
PROPRIETÀ E PREPARAZIONE DELLE EMULSIONI ALIMENTARI. PREPARAZIONE DELLE NANOEMULSIONI: OMOGENEIZZATORI AD ALTA PRESSIONE. STABILITÀ FISICA E CHIMICA DELLE EMULSIONI.

INTRODUZIONE ALLA PROGETTAZIONE (LEZ 5)
ORGANIZZAZIONE DI UN PROGETTO: LA PROGETTAZIONE CONCETTUALE DI UN IMPIANTO DI PROCESSO; METODI DI PROGETTAZIONE E INTEGRAZIONE; FORMULAZIONE DEL CASO BASE.

IMPIANTI COMPLESSI (LEZ 6)
ESSICCAMENTO; LIOFILIZZAZIONE E SPRAY-DRYING; STERILIZZAZIONE; CONGELAMENTO. ANALISI DELLE APPARECCHIATURE DI PROCESSO. PROBLEMI DI DISEGNO. LAYOUT DI PROCESSO: A POSTAZIONE FISSA, PER PRODOTTO, PER REPARTO, A CELLE DI LAVORAZIONE. PRINCIPALI ELEMENTI DI UN IMPIANTO INDUSTRIALE.

ANALISI ECONOMICA E BUSINESS PLAN (LEZ 9; ES 6)
VALORE DEL DENARO. AMMORTAMENTO. COSTI, UTILI, PROFITTI E RITORNO DEGLI INVESTIMENTI. CRITERI DI SELEZIONE DELLE ALTERNATIVE. BILANCIO ECONOMICO. BILANCIO ECONOMICO NELLE OPERAZIONI CICLICHE. BUSINESS PLAN (BUSINESS IDEA, ANALISI DI SCENARIO, PIANO DI MARKETING, ORGANIZZAZIONE DELLE RISORSE UMANE, DESCRIZIONE DEGLI INVESTIMENTI E ANALISI FINANZIARIA).

SVILUPPO DEL PROGETTO DI MASSIMA DI UNA LINEA DI PRODUZIONE DELL’INDUSTRIA ALIMENTARE (LEZ 8; ES 12)
DIMENSIONAMENTO DELLE APPARECCHIATURE, DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI OPERATIVI, OTTIMIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI E DEI PROCESSI, STIMA DEI COSTI FISSI E VARIABILI DEL PROCESSO E DEI COSTI UNITARI DEI PRODOTTI, OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA DEGLI IMPIANTI.
Metodi Didattici
MODULO: IMPIANTI BIOCHIMICI

IL MODULO SI TIENE IN INGLESE E PREVEDE 60 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI ED ESERCITAZIONI (6 CFU). IN PARTICOLARE SONO PREVISTE 46 ORE DI LEZIONE IN AULA E 14 ORE DI ESERCITAZIONI. IL MODULO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE, CON L’USO DI DISPOSITIVI MULTIMEDIALI PER LA VISUALIZZAZIONE DELLE ATTUALI SOLUZIONI TECNOLOGICHE, ED ESERCITAZIONI IN AULA. DURANTE LE LEZIONI TEORICHE SONO IMPARTITI I CONCETTI TEORICI ALLA BASE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI. LE ESERCITAZIONI IN AULA HANNO LO SCOPO PRINCIPALE DI METTERE IN PRATICA I CALCOLI PER LA PROGETTAZIONE DI APPARECCHIATURE.
LA FREQUENZA ALLE ATTIVITÀ DIDATTICHE È FORTEMENTE CONSIGLIATA.

MODULO: PROGETTAZIONE DEI PROCESSI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

IL MODULO SI TIENE IN INGLESE E PREVEDE 60 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI ED ESERCITAZIONI (6 CFU). IN PARTICOLARE, SONO PREVISTE 40 ORE DI LEZIONE IN AULA E 20 ORE DI ESERCITAZIONI. LE LEZIONI FRONTALI RIGUARDANO I PRINCIPALI ASPETTI TEORICI DEGLI ARGOMENTI DEL CORSO. SOLITAMENTE SONO CONDOTTE USANDO UNA PRESENTAZIONE A COMPUTER E LA LAVAGNA, CON IL SUPPORTO DEL MATERIALE DEL CORSO.
NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VENGONO PROPOSTI ESERCIZI PER IL CALCOLO DEI TEMPI DI PROCESSO E IL DIMENSIONAMENTO DELLE APPARECCHIATURE E SI SVILUPPA, IN PICCOLI GRUPPI GUIDATI DAL DOCENTE, LA PROGETTAZIONE DI UNA LINEA DI PRODUZIONE DELL’INDUSTRIA ALIMENTARE.
LE LEZIONI PRATICHE DI LABORATORIO HANNO LO SCOPO DI MOSTRARE ALLO STUDENTE GLI ASPETTI TECNOLOGICI RELATIVI ALLE OPERAZIONI UNITARIE INTRODOTTE DURANTE IL CORSO E QUELLE RICHIESTE NELL’ATTIVITÀ DI PROGETTAZIONE.
LA FREQUENZA ALLE ATTIVITÀ DIDATTICHE È FORTEMENTE CONSIGLIATA.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE PRESENTAZIONE DI UNA TESINA (PER IL MODULO DI PROGETTAZIONE DEI PROCESSI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE) E UN COLLOQUIO ORALE SUI TEMI DI CIASCUN MODULO.
A RICHIESTA, LO STUDENTE PUÒ SOSTENERE IN COLLOQUI SEPARATI LE INTERROGAZIONI RIGUARDANTI I DUE MODULI. LA PORZIONE DI COLLOQUIO RIGUARDANTE IL MODULO DI IMPIANTI BIOCHIMICI CONSISTE, IN GENERE, IN TRE DOMANDE CIASCUNA SU UNO DEI SEGUENTI TEMI: LA PROGETTAZIONE E L’ESERCIZIO DI UN BIOREATTORE MICROBICO, I PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO E LA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA DI AERAZIONE, L’USO DI ENZIMI IN BIOREATTORI.
LA PORZIONE DI COLLOQUIO RIGUARDANTE IL MODULO DI PROGETTAZIONE DEI PROCESSI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE CONSISTE NELLA PRESENTAZIONE DETTAGLIATA DELLA TESINA, E DI TRE DOMANDE, LA PRIMA SUL PROGETTO DI IMPRESA E BUSINESS PLAN, LA SECONDA SU UNA DELLE OPERAZIONI UNITARIE DISCUSSE NELLA TESINA PRESENTATA, E LA TERZA SU UNA DELLE OPERAZIONI UNITARIE PRESENTATE DURANTE IL MODULO. TALE COLLOQUIO HA L’OBIETTIVO DI VERIFICARE L’APPLICAZIONE DEI CORRETTI CRITERI DI PROGETTAZIONE ED ANALISI DELLA LINEA DI PRODUZIONE DELL’INDUSTRIA ALIMENTARE OGGETTO DELLA TESINA, E LA PADRONANZA DELLA FORMULAZIONE DEI BILANCI DI MATERIA ED ENERGIA E DELLE EQUAZIONI DI PROGETTAZIONE.
PER SUPERARE L'ESAME LO STUDENTE DEVE DIMOSTRARE DI AVER COMPRESO E SAPER APPLICARE I PRINCIPALI CONCETTI E GLI STRUMENTI METODOLOGICI ESPOSTI NEL CORSO. E’ RITENUTA CONDIZIONE ESSENZIALE PER IL RAGGIUNGIMENTO DELLA SUFFICIENZA LA CORRETTA FORMULAZIONE DEI BILANCI DI MATERIA SUGLI SCHEMI REATTORISTICI ED IMPIANTISTICI ESPOSTI NEL CORSO E LA CORRETTA FORMULAZIONE DEI PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEI REATTORI E DEGLI IMPIANTI. LO STUDENTE RAGGIUNGE L’ECCELLENZA QUANDO DIMOSTRA DI SAPER UTILIZZARE IN AUTONOMIA QUESTI PRINCIPI PER LA COMPLETA E CORRETTA FORMULAZIONE DEI MODELLI MATEMATICI DESCRITTIVI DELLE PROCEDURE DI PROGETTAZIONE E DI VERIFICA ANCHE IN CASI IN CUI SIANO INTRODOTTI ELEMENTI CHE DIFFERENZIANO SIGNIFICATIVAMENTE IN CASI IN ESAME DA QUELLI TRATTATI NEL CORSO.
IL VOLTO FINALE È DATO DALLA MEDIA DEI VOTI RIPORTATI IN CIASCUN MODULO.
Testi
MODULO: IMPIANTI BIOCHIMICI

B. ATKINSON, BIOCHEMICAL REACTORS, PION LIMITED, LONDON, (ISBN 0-85086-042-3).
H.W. BLANCH, D.S. CLARK, BIOCHEMICAL ENGINEERING,DEKKER, LONDON (ISBN 0-8247-8949-0).
J.E. BAILEY., D.F. OLLIS, BIOCHEMICAL ENGINEERING FUNDAMENTALS, MCGRAW HILL, NEW YORK, (ISBN 0-07-066601-6).
I.J. DUNN, E. HEINZLE J. INGHAM, J.E. PRENOSIL, BIOLOGICAL REACTION ENGINEERING, VCH, WEINHEIM, (ISBN 3-527-28511-3).


MODULO: PROGETTAZIONE DEI PROCESSI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

D.F. RUDD, C.C. WATSON, STRATEGY OF PROCESS ENGINEERING, PRENTICE-HALL, USA (ISBN: 9780123969590).
G.D. SARAVACOS AND A.E. KOSTAROPOULOS, HANDBOOK OF FOOD PROCESSING EQUIPMENT, KLUWER ACADEMIC/PLENUM PUBLISHERS, USA (ISBN 9783319250205).
A. IBARZ, G.V. BARBOSA-CANOVAS, UNIT OPERATIONS IN FOOD ENGINEERING. CRC PRESS, USA (ISBN 9781420012620).
Z.B. MAROULIS, G.D. SARAVACOS, FOOD PROCESS DESIGN. MARCEL DEKKER, INC., USA (ISBN 0824743113).
IL MATERIALE DEL CORSO È DISTRIBUITO SULLA PIATTAFORMA DI E-LEARNING DELL'UNIVERSITÀ DI SALERNO (HTTPS://ELEARNING.UNISA.IT/COURSE/VIEW.PHP?ID=1921)
Altre Informazioni
SEDE E ORARIO
IL CORSO È EROGATO PRESSO IL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE. SI CONSULTI IL SITO DI DIPARTIMENTO (HTTPS://CORSI.UNISA.IT/INGEGNERIA-ALIMENTARE/DIDATTICA/CALENDARI OPPURE HTTPS://CORSI.UNISA.IT/INGEGNERIA-CHIMICA-MAGISTRALE/DIDATTICA/CALENDARI) PER L’INDICAZIONE DELL’ORARIO E DELLE AULE.
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