Nell’evoluzione del sistema produttivo industriale, le lavorazioni chimiche sono andate progressivamente affinandosi sviluppando apparecchi ed impianti che sono stati fatti propri dal settore alimentare, che raffina, trasforma ed unisce sostanze oggettivamente identificabili come prodotti chimici ancorché di origine prettamente naturale.
Il corso si propone di illustrare agli allievi le più diffuse attrezzature che, dall’ originale logica dettata dall’uso in campo chimico, sono stati adattati all’impiego in campo alimentare. Può essere quindi visto come la presentazione di apparecchi per le Operazioni Unitarie classiche dell’ingegneria chimica integrata da cenni sui processi evolutivi seguiti nel trasferimento al settore alimentare e della descrizione delle più moderne interpretazioni si largo impiego industriale.

A APPARECCHIATURE PER LO SCAMBIO DI CALORE (4 crediti)
1 Scambiatori di calore senza passaggi di stato: l’industria chimica e l’industria alimentare fanno comunemente uso di apparecchi a tubi coassiali e a fascio tubiero; il settore alimentare in particolare fa largo uso anche di impianti a piastre per la possibilità di interventi di pulizia anche giornalieri, ad esempio del settore lattiero-caseario.
1.1 Per liquidi: due tubi coassiali
a fascio tubiero
1.1.1 Per liquidi alimentari: a piastre
1.2 Per gas

2 Scambiatori di calore con passaggi di stato: il vapore saturo consente di raggiungere temperature molto elevate o di ridurre la dimensione degli apparecchi. E’ usato quindi frequentemente come fluido tecnologico. Viceversa è possibile che un fluido di processo sia disponibile in fase vapore e debba essere condensato in specifici apparecchi.

2.1 Uso del vapore saturo come mezzo riscaldante
2.1.1. Generatori di vapore a tubi di fumo e a tubi di acqua. Distribuzione del vapore saturo. Scaricatori di condensa.
2.2 Condensatori

3 Evaporatori: nelle produzioni chimiche ed alimentari molti materiali sono ottenuti in soluzioni acquose che devono essere concentrate per evaporazione del solvente: vengono descritti i principali apparecchi
a tubi corti, con riciclo;
a tubi lunghi, senza riciclo
3.1 Evaporatori con termocompressione:. Il vapore prodotto, ricondizionato, può essere riutilizzato nell’evaporazione. Vengono descritte le soluzioni con compressore meccanico e con termocompressore.

3.2 Impianti di concentrazione (per evaporazione). A multipli effetti: disponendo di più apparecchi, utilizzandoli a pressioni decrescenti, è possibile utilizzare come mezzo riscaldante il vapore prodotto negli elementi a pressione maggiore.

3.2.1 Condensatori barometrici.

B APPARECCHIATURE PER LO SCAMBIO DI CALORE E MATERIA (1 credito)
1 Cristallizzatori: l’evaporazione del solvente può essere spinta fino alla cristallizzazione del soluto, operazione tipica ad esempio del settore saccarifero.
1.1 Cristallizzatori discontinui: nucleazione, omogeneo accrescimento, nucleazione secondaria
1.2 Cristallizzatori continui


2 Essiccatori: il prodotto solido e umido può essere portato a secchezza per evaporazione dell’acqua tramite una corrente di aria secca e calda. L’operazione è tipica della produzione di sostanze alimentari con ridotta attività dell’acqua e quindi conservabili per tempi più lunghi oppure per la produzione di farine tra cui quelle utilizzate nel settore birraio

2.1 Uso del diagramma psicrometrico
2.2 Essiccatori discontinui.
2.3 Essiccatori continui.
2.4 Essiccatori per sospensioni (esempio: produzione latte in polvere)

C APPARECCHIATURE PER LO SCAMBIO CONCOMITANTE DI CALORE E QUANTITA’ DI MOTO: RECIPIENTI AGITATI MECCANICAMENTE CON DISPOSITIVI PER IL CONTROLLO TERMICO. (1,5 crediti)
Come l’industria chimica, quella alimentare fa largo uso di apparecchi di miscelazione sia in fase di trasformazione dei prodotti (ad esempio nella lavorazione dell’olio di oliva), sia nella preparazione del prodotto diretto al consumo (ad esempio nella preparazione di salse-sughi e di prodotti a base di cacao-nutella)
1 Apparecchi per liquidi
2 Apparecchi per sistemi liquido/solido
3 Apparecchi con immissione di gas

D APPARECCHIATURE PER OPERAZIONI FISICHE. (1,5 crediti)
Le operazioni puramente fisiche sono frequentissime per cui vengono considerate solo le principali
Apparecchiature

1 Filtri
1.1 Filtri pressa (tipici dell’industria enologica e birraria)
1.2 Filtri a foglia (diffusi in tutto il settore alimentare)
1.3 Filtri per aeriformi (a maniche)
2 Macchine per la comminuzione: un tempo proprio della chimica di base, sono tradizionalmente usate in campo alimentare nella lavorazione delle materie prime (ad esempio frangitura delle olive, remacinazione delle fave di cacao tostate) e nella presentazione del prodotto finito (ad esempio caffè).
3 Apparecchi per la separazione di sistemi bifasici basati sulla differente massa volumica. Molto diffusi in campo ambientale, sono anche utilizzati dall’industria alimentare, non solo per la gestione delle acque, ma anche come attrezzature di processo, ad esempio per la separazione di emulsioni tra liquidi immiscibili.

L'insegnamento sarà integrato da una esercitazione progettuale, che costituirà la prova finale per i laureandi ingegneri chimici e alimenatri.

Dispense del docente caricate sul portale della didattica.

Esame orale bastato su 3 domande che coprono le tematiche descritte nel programma del valore di dieci punti ciascuna. La somma dei voti ottenuti nelle singole domande costituirà il voto finale. In presenza di particolari doti di ragionamento, articolazione delle problematiche, in caso di somma uguale a 30, verrà assegnata la lode. E’ prevista una domanda supplementare in caso di mancata conoscenza di una delle 3. Verrà applicata una decurtazione da 2 a 5 punti sulla sommatoria totale.
L’esame scritto sarà bastato sull’esercitazione progettuale.