IMPIANTI DELL'INDUSTRIA ALIMENTARE

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
IMPIANTI INDUSTRIALI MECCANICI (ING-IND/17)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere
Al termine del corso, lo studente dovrà aver acquisito le principali conoscenze relative agli impianti dell'industria alimentare, conoscendone i processi ed essendo in grado di eseguire una progettazione di massima degli stessi

Competenze
Lo studente dovrà essere in grado di eseguire un progetto di massima un impianto dell'industria alimentare e di investigare i suoi principali processi, definendone le caratteristiche maggiormente significative. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per analizzare ed elaborare dati numerici, per sostenere le relative scelte decisionali.

Autonomia di Giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di valutare l’impatto delle scelte progettuali applicate sui costi dell' impianto progettato e valutarne le conseguenze positive

Capacità comunicative
Lo studente dovrà acquisire il lessico specifico inerente alla progettazione degli impianti dell'industria alimentare. Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, anche attraverso la risoluzione di problemi numerici, i principali contenuti del corso, anche attraverso l’utilizzo di strumenti di uso comune nel settore, quali schemi di lay-out.

Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di impianti dell'industria alimentare in generale, attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione.

Contenuti dell'insegnamento

Parte Teorica:

Introduzione al corso

L'acqua

La captazione delle acque

Il trattamento delle acque

La sanificazione delle acque

Le caratteristiche dei fluidi

Fabbricazione degli Sciroppi

Gli impianti di sterilizzazione dei liquidi alimentari

Dimensionamento delle linee di imbottigliamento

La carbonazione delle bevande

Il processo di lavorazione del latte e derivati

Processi produttivi dei derivati del pomodoro

I sistemi di riempimento

Il confezionamento in asettico

Il lavaggio delle bottiglie

La tappatura

Visita aziendale su tecnologie in asettico

Ispezione e controllo delle bottiglie

La pastorizzazione di cibi in volume

La logistica interna degli impianti di imbottigliamento

Esercitazioni:

Elaborazione di uno studio di fattibilità di un impianto per l'industria alimentare a scelta dello studente

Programma esteso

Aspetti introduttivi al corso
Diagrammi di flusso del confezionamento tradizionale in vetro; la viscosità dei fluidi alimentari; attuali problematiche degli impianti alimentari, la flessibilità degli impianti di imbottigliamento, introduzione alle tecnologie dell’imbottigliamento
Le operazioni di imbottigliamento.
Descrizione delle funzionalità del reparto di imbottigliamento, del reparto di preparazione del liquido, dei magazzini dei materiali di confezionamento, del magazzino prodotti finiti.
Definizione del Lay-out schematico di stabilimento

Le acque nell’imbottigliamento
Distinzione delle acque in base al loro utilizzo; aggressività e durezza delle acque; acque per il lavaggio delle bottiglie; acque per la pastorizzazione; acque per caldaie e per le sterilizzazioni; le acque per la preparazione delle bibite.
Le acque naturali, le acque potabili, potabilità delle acque, la struttura dell’acqua. Le acque minerali, parametri di valutazione: residuo fisso, durezza, alcalinità. Classi delle acque minerali, oligominerali, mediominerali e minerali p.d.

La captazione delle acque
Idrologia, idrogeologia, crenologia. La captazione delle acque. Acque meteoriche, di superficie, telluriche. La captazione delle acque telluriche, captazione da falda. I pozzi perforati, tipologie di pozzi perforati. Lo sviluppo dei pozzi: portata, tubaggio, drenaggio e cementazione. Rischi tecnologici delle perforazioni.

Il trattamento delle acque
La correzione delle acque, le acque industriali, trattamenti sulle acque, trattamenti di correzione. I trattamenti delle acque superficiali e sotterranee. Il trattamento chimico delle acque, il trattamento delle acque dure.

La sanificazione delle acque
Metodi chimici, fisici e meccanici. Trattamento con raggi UV. La clorazione, vantaggi e svantaggi: ipoclorito di sodio, biossido di cloro. L’ozono e gli ozonizzatori: vantaggi, svantaggi e limiti nell’utilizzo. La filtrazione: su letto di sabbia, la micro-nano-ultra filtrazione e i trattamenti su carboni attivi.

Le caratteristiche dei fluidi
Il peso specifico, la densità, la comprimibilità, la dilatazione termica, la resistenza a trazione. La viscosità dinamica e cinematica, la capacità di evaporazione

Fabbricazione degli Sciroppi
Densimetria; metodi di misura della densità; aggiustaggio della densità; lo zucchero; lo zucchero nella fabbricazione delle bevande;sistemi di trasporto e di stoccaggio dello zucchero secco ed in soluzione. La preparazione degli sciroppi, sistemi di miscelazione in batch o in continuo; filtrazione e brillantazione; preparazione degli sciroppi finiti.

Gli impianti di sterilizzazione dei liquidi alimentari
Scambiatori diretti ed indiretti. Tipologie di scambiatori diretti, ad iniezione e a infusione; tipologie di scambiatori indiretti, a fascio tubiero e tubolari. Temperature e durata del processo di sterilizzazione per differenti liquidi alimentari; prestazioni in termini di temperatura e gradiente termico delle diverse tipologie di scambiatori. Campo di applicabilità e vantaggi e svantaggi di ogni soluzione.

Dimensionamento delle linee di imbottigliamento
Parametri per la determinazione del problema; accumulo, tempo di accumulo, recupero e tempo di recupero; schemi fondamentali delle linee di imbottigliamento; criteri di progetto di una linea; dimensionamento macchina in recupero; macchina pilota; diagrammi a V e dimensionamento linee vetro e PET; dimensionamento nastri; efficienza della linea; lay-out linee reali.

La carbonatazione
Scopi della carbonatazione delle bevande; l’anidride carbonica; l’approvvigionamento di anidride carbonica; problemi connessi all’utilizzo della CO2; l’adduzione della CO2 gassosa; le soluzioni liquido gas richiami teorici.
La carbonatazione delle bevande; solubilità della CO2 ed influenza di temperatura e pressione; influenza del tempo e della superficie di contatto liquido gas; purezza degli elementi; inconvenienti dovuti alla presenza di aria nel processo di carbonatazione; calcolo della carbonatazione.
Metodi di carbonatazione, i saturatori ad espansione diretta e presa continua: regolazione del flusso del liquido nel saturatore.
Preparazione e carbonatazione della bibita finita; il sistema Premix; il sistema Postmix, condizioni della soluzione liquido gas durante la produzione.

Il processo di lavorazione del latte e derivati
Caratteristiche chimico-fisiche ed organolettiche del latte. Diagramma tecnologico del latte e dei suoi derivati. Normative in merito alla produzione e lavorazione del latte. Ciclo produttivo dalla mungitura alla lavorazione industriale. Il trasporto refrigerato. Sistemi di trattamento e sterilizzazione, omogeneizzazione e centrifugazione. Lo stoccaggio ed il confezionamento.

Il pomodoro
La produzione di pomodoro, il mercato, le tipologie di prodotti finiti, caratteristiche chimico fisiche, raccolta e trasporto, conferimento del prodotto, processi di triturazione e raffinazione.
La concentrazione negli evaporatori:trattamenti termici e tipologie di impianti.
La sterilizzazione e le tipologie di scambiatori di calore. Il riempimento ed il confezionamento nei contenitori ad uso domestico e industriale

I sistemi di riempimento
Classificazione; il riempimento dei liquidi non gasati; il riempimento dei liquidi gasati ed i problemi di impianto; l’isobarometria; le riempitrici isobarometriche; l’attrezzatura di banco; i cilindri alza bottiglie; il collettore rotante; i rubinetti di riempimento per fluidi piatti e isobarometrici; la regolazione del flusso di liquido in una riempitrice.

Il confezionamento in asettico
Sviluppo del confezionamento in asettico; la qualità igienica dell’ambiente; le camere bianche; filtri assoluti per l’aria; cicli tecnologici; condizionamento asettico integrale e parziale; il monoblocco di sterilizzazione – risciacquo – riempimento – tappatura; vantaggi e svantaggi del confezionamento in asettico.

Il lavaggio delle bottiglie
Considerazioni generali; l’azione germicida delle soluzioni per il lavaggio delle bottiglie; il lavaggio meccanico delle bottiglie; il ciclo di lavaggio; il lavaggio acido.
Le macchine lavabottiglie; le lavatrici a tunnel: single end, double end; il bilancio termico; il circuito idraulico; il funzionamento meccanico; l’estrazione delle etichette; lo scarico delle bottiglie; lavabottiglie con ciclo acido; i detersivi e i detergenti per il lavaggio

La tappatura
Caratteristiche fondamentali; sistemi di chiusura; tappi di sughero, a pressione sintetici, a corona e meccanici; il tappo a vite; i materiali utilizzati.
Le tappatrici a corona; le tappatrici a vite; i gruppi monoblocco e monoblocco combinati; igiene e controllo della tappatura

Visita aziendale su tecnologie in asettico
Lezione teorica sui principi delle tecnologie di confezionamento in asettico, visita alle zone produttive; discussione in aula.

Ispezione e controllo delle bottiglie
Scopi dell’analisi delle bottiglie; l’ispezione; l’ispezione elettronica; il controllo; il controllo elettronico

La pastorizzazione in volume
La stabilizzazione dei liquidi; fattori che influenzano la stabilità dei liquidi; basi teoriche della pastorizzazione e calcolo delle unità di pastorizzazione; i pastorizzatori a piastre; i pastorizzatori a tunnel; il trasporto delle bottiglie nei tunnel; il riempimento a caldo.

La logistica interna degli impianti di imbottigliamento
I collegamenti tra le macchine, i trasportatori bottiglie, in metallo e in resine polimeriche. I nastri table top e flex top. I bancali, i trasportatori bottiglie ad aria nelle linee PET. I trasportatori per pallet cartoni, fardelli e cluster

Esercitazione
Struttura dell’elaborato progettuale, aspetti tecnologici e storiografia degli impianti industriali alimentari.
Analisi di mercato; individuazione del volume di vendite aziendali; tecniche di previsione della domanda; scheda di prodotto.
Determinazione della capacità produttiva giornaliera, scarti ed efficienza di linea, capacità produttiva giornaliera netta.
Ubicazione, localizzazione e sedime degli stabilimenti industriali: fattori ubicazionali e criteri di scelta del terreno.
I fabbricati industriali: caratteristiche tecniche e condizioni specifiche per i differenti processi trattati.
Impianti tecnologici e loro dimensionamento: analisi dei dati di partenza e scopi da perseguire. Diagramma e foglio del processo operativo.
Dimensionamento impianti di servizio.
Flusso dei materiali, tabella dei rapporti tra le attività, determinazione dello spazio richiesto e del numero di macchine. Stesura del Lay-out di stabilimento considerando il metodo dei calcoli diretti per impianti tecnologici e servizi generali.
Stima dei costi di intervento; definizione degli indici VAN, TIR e Pay Back Period; analisi degli investimenti eseguiti

Bibliografia

[15:08:12] Giuseppe Vignali: Rizzo Roberto. 2005-2006. Scienza e tecnologia delle acque minerali e delle bevande. Chiriotti Editore, Pinerolo (TO) Vol.1,2,3, 5.

Metodi didattici

Lezioni orali

esercitazioni su elaborazione del progetto degli studenti

Modalità verifica apprendimento

esame scritto

discussione orale su progetto preliminarmente consegnato e valutato