Impianti Alimentari e Biochimici 

(English description to be found below)

Introduzione al corso


Il corso fornisce un panorama delle problematiche impiantistiche e di processo dell’industria alimentare e biotecnologica, descrive le apparecchiature atte ad assolvere ad alcune fondamentali operazioni di largo impiego in tali industrie e fornisce alcuni strumenti di progettazione per tali tali apparecchiature.


Il corso raggiunge questo obiettivo mediante:


  • lezioni frontali

  • lavoro pratico in aula (comprendente la discussione degli approcci possibili al problema posto, l’effettuazione dei calcoli e la discussione dei risultati, per non meno del 20% del monte ore totale previsto per il corso)

  • lavoro pratico in laboratorio (comprendente lo svolgimento di lavoro pratico svlto almeno parzialmente svolto dallo studente ed analisi dati svolta totalmente dallo studente, per il 10% del monte ore totale previsto per il corso)

  • seminari tenuti da esperti su tematiche di punta o dal contenuto professionalizzante particolarmente significativo (fino al 10% del monte ore totale previsto per il corso)

  • visite di stabilimento (2 nel corso dell’anno, atte a coprire sia il settore alimentare sia quello biotecnologico, al di fuori della programmazione oraria del corso)



Syllabus:


Italiano:


Parte I: Fondamenti di impiantistica per i processi alimentari e biotecnologici (3 CFU)


Calcolo delle proprietà fisiche per gli alimenti. Comportamento reologico degli alimenti. Scambio termico negli alimenti con comportamento reologico non newtoniano. Trasporto di calore in stato non stazionario. Miscelazione di sistemi di liquidi ed in presenza di solidi sospesi. Emulsionamento. Cenni di microbiologia per i processi alimentari e biotecnologici: batteri; cianobatteri; funghi: unicellulari, miceliari, dimorfi; microalghe; cellule di organismi superiori vegetali ed animali. Classi trofiche degli organismi: eterotrofi, autotrofi, mixotrofi. Bioreattori discontinui, continui, semicontinui. Stechiometria delle reazioni biologiche. Parametri cinetici, energetici e di resa di una reazione biologica.


Parte II: Elementi di Impiantistica per i Processi Alimentari (3 CFU)


La conservazione degli alimenti: modalità di degradazione degli alimenti; progettazione di  apparecchiature per la pastorizzazione termica, la scottatura, sterilizzazione termica. Cottura in forni a convezione, ad infrarossi, a radiofrequenza e microonde. Progettazione di massima di apparecchiature per la refrigerazione ed il congelamento. Stabilizzazione per rimozione dell'acqua: essiccamento e crioessiccamento. Il controllo e la gestione della qualità nell'industria alimentare.


Parte III. Elementi di Impiantistica dei Processi Biotecnologici (3 CFU)


Bioreattori per fermentazioni in fase sommersa, per fermentazioni su substrato solido. Fotobioreattori per la produzione di microalghe e cianobatteri (attività seminariale tematica comprendente esercitazioni). Bioreattori ad agitazione meccanica, idraulica, pneumatica. Bioreattori a catalizzatore libero ed immobilizzato. Dimensionamento di processo del sistema di scambio termico e di agitazione in reattori ad agitazione meccanica e pneumatica. Bioreattori axenici. Impianti biochimici per l'industria alimentare: gli impianti per la vinificazione. Valorizzazione delle biomasse mediante bioraffinazione.


Inglese:


Introduction to the course


The Food and Biochemical Engineering Equipment course provides an outline of the process- and equipment-related problems in the food and biotech industries, depicts the equipment required to accomplish some fundamental and widely applied operations of those industries and provides useful design methods for such equipment.


The Food and Biochemical Engineering Equipment course attains this objective by means of:


  • frontal lectures

  • practical work to be carried out in the classroom (including the discussion of the possible approaches to the proposed problem, the carrying out of required calculations, and the discussion of obtained results, for at least 20% of the total time allotted to the course)

  • practical work to be carried out in the laboratory (including the presentation of the problem to be solved, the execution of practical work at least partly by the student, and data analysis to be entirely carried out by the student, for a total 10% of the total time allotted to the course)

  • seminars held by experts on edge topics or with a special professional relevance (up to 10% of the total time allotted to the course)

  • technical visits to production facilities (2 during the year, covering both the food and the biotech area, beyond the time allotted to the course)




Part I: Fundamentals of Equipment Design for Food and Biotech Processes (3 CFU)


Estimation of physical properties in foods. Food rheology. Heat transfer in non-newtonian food. Unsteady-state heat transfer. Mixing of liquids with and without suspended solids. Emulsification. Elements of microbiology for food and biotechnological processes: bacteria; cyanobacteria; fungi: unicellular, myceliar, dimorphic; microalgae; cells of vegetal and animal upper organisms. Trophic classes: eterotroph, autotroph, mixotroph organisms.  Batch, continuous and semi-continuous bioreactors. Stoichiometry of biological reactions. Kinetic, energy and yield parameters of biological reactions.


Part II: Elements of Food Processing Equipment Design (3 CFU)


Food preservation: food degradation; Basic design of thermal pasteurisation, blanching, thermal sterilisation equipment. Cooking in convection, infrared, radiofrequency and microwave ovens. Basic design of drying and freeze drying equipment. Quality management and control in the food industry.


Part III. Elements of Biotech Process Equipment Design (3 CFU)


Bioreactors for submerged and solid substrate fermentation Photobioreactors for the production of microalgae and cyanobacteria (thematic seminaria activity including practical work). Mechanically, hydraulically and pneumatically agitated bioreactors; free- and immobilised biocatalyst bioreactors. Design of mechanically and pneumatically agitated bioreactors. Axenically operated bioreactors. Biochemical equipment and plants for the food industry: winemaking equipment. Biorefining techniques for the integral valorisation of biomass feedstocks.


Coursebooks and study support material:


Dispense “Tecnologie Alimentari” (autore E. Sebastiani), distribuite dal docente (coprono le Parti I e II del programma).

Singh, R. P., & Heldman, D. R. (2001). Introduction to food engineering. Gulf Professional Publishing. (parti I e II)

Pauline M. Doran, Bioprocess engineering principles, 2 nd Edition, Academic Press, 2013 (parti I e III)

Stanbury, P. F., Whitaker, A. (2005). Principles of fermentation technology. Elsevier. (Parti I e III)

Articoli scientifici o piccoli estratti di monografie, distribuiti dal docente (coprono alcuni specifici argomenti).



Lecture notes “Tecnologie Alimentari” by E. Sebastiani, provided by the teacher, covering Parts I and II.

Singh, R. P., & Heldman, D. R. (2001). Introduction to food engineering. Gulf Professional Publishing. (covering Parts I-II)

Pauline M. Doran, Bioprocess engineering principles, 2 nd Edition, Academic Press, 2013 (Covering Parts I and III)

Stanbury, P. F., Whitaker, A. (2005). Principles of fermentation technology. Elsevier. (Covering Parts I and III)

Review scientific papers or small parts of monographic books, provided by the teacher (covering some specific topics).