Caricamento in corso...
Impianti per l'industria chimica e alimentare
02NFEMB
A.A. 2025/26
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Chimica E Alimentare - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 61 |
| Esercitazioni in aula | 30 |
| Esercitazioni in laboratorio | 9 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fino Debora | Professore Ordinario | ICHI-02/A | 52 | 0 | 0 | 0 | 14 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ING-IND/25 | 10 | B - Caratterizzanti | Ingegneria della sicurezza e protezione industriale |
|---|
2025/26
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.
L'insegnamento si propone di illustrare agli allievi e alle allieve le più diffuse attrezzature che, dall’ originale logica dettata dall’uso in campo chimico, sono state adattate all’impiego in campo alimentare. L'insegnamento può essere quindi visto come la presentazione di apparecchiature 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.
During the evolution of industrial production systems, chemical processes have gradually become more developed and more refined equipment and plants have been made by the food industry itself, which refines, transforms and combines substances that are objectively identified as chemical, even though they are of purely natural origin.
The course aims to show the students the most common equipment which, from the original logic, dictated by its use in the chemical field, has been adapted for use in the food industry. The course can therefore be seen as the presentation of equipment for chemical engineering unit operations, supplemented by classical observations on the evolutionary processes adopted in the transfer to the food industry and the description of the most widely used modern industrial plants.
Conoscenza e capacità di comprensione:
Al termine dell’insegnamento gli studenti e le studentesse saranno in grado di:
-conoscere le principali apparecchiature per lo scambio di calore, materia e quantità di moto utilizzate nei settori chimico e alimentare;
-comprendere i principi di funzionamento degli scambiatori di calore, degli evaporatori, delle tecniche del freddo e degli impianti di concentrazione;
-conoscere le basi teoriche e applicative dei processi di cristallizzazione ed essiccamento con riferimento alle diverse tipologie di apparecchiature;
-comprendere il ruolo e il funzionamento dei recipienti agitati meccanicamente e delle apparecchiature per miscelazione in diversi sistemi (liquido/liquido, liquido/solido, con immissione di gas);
-conoscere le principali operazioni fisiche di separazione (filtrazione, comminuzione, estrazione, separazione per densità) e le relative applicazioni nell’industria alimentare e chimica;
-acquisire consapevolezza delle interrelazioni tra apparecchiature e processi industriali, anche in termini di efficienza energetica, sicurezza e requisiti igienico-sanitari.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
-selezionare l’apparecchiatura più idonea in funzione del processo, della natura delle materie prime e del prodotto finale;
-eseguire semplici dimensionamenti preliminari di scambiatori di calore, evaporatori, cristallizzatori, essiccatori e recipienti agitati;
-valutare le prestazioni di impianti per la refrigerazione e proporre soluzioni basate su diverse tecnologie (compressione, assorbimento, pompe di calore);
-interpretare e utilizzare strumenti grafici e diagrammi tecnici (es. diagramma psicrometrico) per la progettazione e la verifica delle operazioni di essiccamento;
-analizzare casi studio di impianti reali, identificando criticità e opportunità di miglioramento in termini di efficienza operativa ed energetica;
-integrare aspetti di sicurezza, sostenibilità nella valutazione e nella scelta delle apparecchiature.
Design of unit operations of chemical engineering.
Knowledge of the equipment design
Reattori, Fenomeni di trasporto, Termodinamica
Reactors, transport phenomena, thermodinamics
A. Apparecchiature per lo scambio di calore (5 CFU)
1. Scambiatori di calore senza passaggi di stato
-A tubi coassiali
-A fascio tubiero
-A piastre (per liquidi alimentari, es. lattiero-caseario)
-Per gas
2. Scambiatori di calore con passaggi di stato
-Uso del vapore saturo come mezzo riscaldante
-Generatori di vapore (a tubi di fumo, a tubi d’acqua)
-Distribuzione vapore e scaricatori di condensa
-Condensatori
3. Evaporatori
-A tubi corti (con riciclo)
-A tubi lunghi (senza riciclo)
-Con termocompressione (compressore meccanico, termocompressore)
-Impianti a multipli effetti
-Condensatori barometrici
4. Tecniche del freddo
-Ripasso di teoria dei cicli inversi
-Ciclo a compressione di vapore: componenti e fluidi refrigeranti
-Impianti frigoriferi ad assorbimento, effetto termoelettrico, pompe di calore
B. Apparecchiature per lo scambio di calore e materia (1,5 CFU)
1. Cristallizzatori
-Discontinui (nucleazione, accrescimento, nucleazione secondaria)
-Continui
2. Essiccatori
-Diagramma psicrometrico
-Essiccatori discontinui e continui
-Essiccatori per sospensioni (es. latte in polvere)
C. Apparecchiature per lo scambio concomitante di calore e quantità di moto: recipienti agitati (2 CFU)
-Miscelazione in fase liquida (olio d’oliva)
-Sistemi liquido/solido
-Sistemi con immissione di gas (salse, prodotti a base cacao)
D. Apparecchiature per operazioni fisiche (1,5 CFU)
1. Filtri
-Filtri pressa (enologia, birrifici, trattamento reflui)
-Filtri a foglia/cilindro (alimentare)
-Filtri per aeriformi (cicloni, maniche, elettrostatici)
2. Macchine per la comminuzione
-Frangitura olive, rimacinazione fave di cacao, caffè
3. Separazione di sistemi bifasici per differente densità
-Decantatori, centrifughe, estrattori (emulsioni e liquidi immiscibili)
A EQUIPMENT FOR THE HEAT EXCHANGE (4 credits)
1 Heat Exchangers without changes of state: chemical and food industries commonly make use of devices such as coaxial tubes and shell and tube; the food industry in particular also makes extensive use of plate fin devices, for example in the dairy sector, because of the possibility of cleaning the plates every day.
1.1 For liquids: two coaxial tubes and shell and tube
1.1.1 For liquid food: plates fin
1.2 For Gases
2 Heat exchangers with two changes of state: the saturated steam allows very hot temperatures to be reached or the equipment size to be reduced. It is frequently used as a technological fluid. Conversely, it is possible for a process fluid to be available in the vapor phase which must be condensed in- specific equipment.
2.1 Use of saturated steam as a heating medium
2.1.1. Steam generators, fire tube and water pipes. Saturated steam distribution. Traps.
2.2 Capacitors
3 Evaporators: many goods in chemical and food production are obtained in aqueous solutions which have to be concentrated through evaporation of the solvent; the main appliances are described
short tube, with recycling;
long tube, without recycling
3.1 Thermocompression evaporators. The produced steam, reconditioned, can be reused for the evaporation operations. Mechanical compressor and thermocompressor solutions are described.
3.2 The concentration (by evaporation). Multiple effects: having multiple devices available, and using them at decreasing pressures, it is possible to use the steam produced in the elements at higher pressure as a heating means.
3.2.1 Barometric Condensers.
B EQUIPMENT FOR HEAT EXCHANGE AND MASS TRANFER (1 credit)
1 Crystallizers: solvent evaporation can be made to reach- solute crystallization, this being a typical operation in the sugar sector.
1.1 Discontinuous Crystallizers: nucleation, homogeneous growth, secondary nucleation
1.2 Continuous Crystallizers
2 Dryers: the solid and moist product can be dried through evaporation of the water, adopting a stream of dry, warm air. This is a typical operation in the production of food products with reduced water activity and which are therefore kept for longer periods or for the production of flour, including those used in the brewing industry
2.1 The use of the psychometric chart
2.2 Batch Dryers.
2.3 Continuous dryers.
2.4 Suspension Dryers (example: production of powdered milk)
C EQUIPMENT FOR SIMULTANEOUS HEAT EXCHANGE AND MOMENTUM TRANSFER: MECHANICAL STIRRED REACTORS WITH THERMAL CONTROL DEVICES. (1.5 credits)
Like the chemical industry, the food industry also makes extensive use of mixing equipment both during product- processing (for example in the processing of olive oil), and in the preparation of the product for final consumption (eg in the preparation of sauces and products based on cocoa-chocolate spreads)
1 Apparatus for liquids
2 Apparatus for liquid / solid systems
3 Appliances with gas supply
D EQUIPMENT FOR PHYSICAL OPERATIONS. (1.5 credits)
Purely physical operations are very frequent; the course will only consider the main Equipment
1 Filters
1.1 Press filter (typical in the wine and beer industries)
1.2 Leaf Filters (widespread throughout the food industry)
1.3 Gaseous Filter Bags
2 Equipment for comminution: used in the past for basic chemistry operations, it is now traditionally used in the food processing of raw materials (such as in olive pressing, the grinding of roasted cocoa beans) and the refining of the finished product (eg coffee) .
3 Apparatus for the separation of two-phase systems based on the different density. Widespread in the environmental field, it is also used in the food industry, not only for water management, but also as process equipment, eg for the separation of emulsions in immiscible liquids.
Alcuni docenti di questo insegnamento svolgono nell’a.a. 2025/26 una sperimentazione didattica per l’attivazione di un Nuovo Modello Formativo; gli studenti riceveranno informazioni dettagliate nella prima lezione dell’insegnamento
Alcuni docenti di questo insegnamento svolgono nell’a.a. 2025/26 una sperimentazione didattica per l’attivazione di un Nuovo Modello Formativo; gli studenti riceveranno informazioni dettagliate nella prima lezione dell’insegnamento
L'insegnamento sarà integrato da 3 esercitazioni di laboratorio sperimentali di circa 3 ore l'una, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro. La votazione che il gruppo otterrà andrà a contribuire in parte al giudizio finale che si otterrà durante l'esposizione della prova finale per i laureandi ingegneri chimici e alimentari. Le modalità con cui verranno presentati i risultati dei lavori in gruppo delle esercitazioni in laboratorio (relazione scritta, video, presentazione di slide, ecc... ) saranno decise all'inizio del semestre in accordo con gli esercitatori del corso
The lessons will be supplemented by 2 laboratory practices of about 3 hours each.
Dispense del docente caricate sul portale della didattica.
Libri per approfondimenti:
D.Q. Kern: Process Heat Transfer. Ed. Mcgraw-Hill
Mc Cabe: Unit Operations of Chemical Engineering. Ed. Mcgraw-Hill
J.M.Coulson, J.F.Richardson: Chemical Engineering, vol 6. Ed. Butterworth-Heinemann.
Teacher's lecture notes, loaded onto the portal.
D.Q. Kern: Process Heat Transfer. Ed. Mcgraw-Hill
Mc Cabe: Unit Operations of Chemical Engineering. Ed. Mcgraw-Hill
J.M.Coulson, J.F.Richardson: Chemical Engineering, vol 6. Ed. Butterworth-Heinemann.
Slides; Dispense; Video lezioni dell’anno corrente; Materiale multimediale ;
Lecture slides; Lecture notes; Video lectures (current year); Multimedia materials;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
...
L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. L'accesso all'orale è consentito solo dopo il superamento della prova scritta con votazione maggiore o uguale a 18/30.
Esame orale: basato su 2 domande che coprono le tematiche descritte nel programma del valore di dieci punti ciascuna al fine di verificare la conoscenza di base degli argomenti esposti durante il corso. Ogni domanda ha il valore di 10/30.
E’ prevista una domanda supplementare in caso di mancata conoscenza di una delle 2. Verrà applicata una decurtazione da 2 a 5 punti sulla sommatoria totale.
Esame scritto: della durata di due ore circa senza l'uso di appunti o di libri. Viene fornito se necessario il materiale supplementare (grafici, tabelle, ...).Tale prova consiste in esercizi numerici, simili a quelli svolti nelle esercitazioni, che hanno lo scopo di stabilire la capacità di eseguire calcoli applicativi. Lo scritto ha un valore finale massimo di 10/30.
Esercitazioni di laboratorio: 3 prove del valore massimo di 1 punto ciascuna, per un massimo di 3 punti totali.
La somma dei voti ottenuti nelle singole domande orali, nello scritto e nelle esercitazioni costituirà il voto finale. In presenza di particolari doti di ragionamento, articolazione delle problematiche durante l'esame orale, in caso di somma uguale a 30, verrà assegnata la lode.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
The exam is written oral. Access to the oral is allowed only after passing the written test with a score of more than or equal to 18/30.
Oral Exam: Based on 2 questions that cover the topics described in the program, in order to verify the basic knowledge of the main subjects of the course. Each question has a value of 10/30.
An additional question will be asked in the case of a lack of knowledge concerning either of the previous 2 questions. A deduction of 2 to 5 points will be made from the total sum.
Written examination: two hours without the use of notes or books. Supplementary material (charts, tables, ...) is provided if necessary. This test consists of numerical exercises similar to those performed duirng lectures, which are aimed to determine the ability to perform application calculations. The script has a maximum final value of 10/30.
The sum of the marks obtained in the questions and in the script determines the final score. In the presence of certain qualities of reasoning, and clear articulation of the problems, if the sum is equal to 30, the student will receive - laude.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.