MODULO: MATEMATICA APPLICATA

(SSD MAT/08, 60 ore, 6 CFU, Base)

MODULO: CALCOLI DI INGEGNERIA DI PROCESSO

(SSD ING-IND/26, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

L’insegnamento di “Calcoli di ingegneria di processo” ha come obiettivo generale far acquisire allo studente conoscenze, competenze e abilità coerenti con gli obiettivi formativi del corso di laurea. In particolare, attraverso la frequenza del corso, in accordo ai Descrittori di Dublino, lo studente dovrà acquisire:

Capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente, dopo aver acquisito la conoscenza dei metodi numerici per la soluzione di modelli matematici tipici dell’ingegneria chimica, dovrà essere in grado di implementare tali metodi in un linguaggio di programmazione.

Autonomia di giudizio
Viene sviluppata e rafforzata l’autonomia di giudizio, grazie alla quale lo studente sarà in grado di leggere ed analizzare criticamente ed in modo autonomo la soluzione numerica ottenuta e verificare che questa sia fisicamente accettabile.

Abilità comunicative
Attraverso il seguente corso, lo studente sarà in grado di comunicare in modo efficace i risultati ottenuti all’interno del lavoro di gruppo attraverso esercitazioni svolte in aula.

Capacità di apprendere
Lo studente svilupperà la capacità di studiare ed analizzare testi tecnici sugli argomenti del corso in modo autonomo, al fine di avere un continuo aggiornamento e acquisire nuove conoscenze e competenze.

Prerequisiti

Al fine di seguire il corso con profitto, sono necessarie conoscenze dell’analisi matematica e dei metodi numerici per la soluzione di equazioni. Saranno fondamentali le nozioni acquisite nel corso di “Matematica applicata” erogato nel primo semestre. Il corso di “Matematica applicata” e “Calcoli di ingegneria di processo” costituiscono infatti il corso integrato di “Analisi numerica e applicazioni di ingegneria chimica”

Contenuti

Il programma di tale corso è articolato in 60 ore, di cui 26 ore di esercitazione. Le principali tematiche del corso sono le seguenti:

- Introduzione al corso. Dal continuo al discreto. Tipologie di errori.
- Richiamo di linguaggi di programmazione.
- Soluzione di modelli monodimensionali non lineari statici.
- Soluzione di modelli multidimensionali non lineari statici.
- Soluzione di modelli di sistemi che contengono funzioni integrali.
- Soluzione di modelli di sistemi che generano a equazioni o sistemi di equazioni differenziali ordinarie.
- Soluzione di modelli di sistemi che generano a equazioni differenziali ordinarie del secondo ordine.

(SSD ICAR/08, 60 ore, 6 CFU)

Goals

The competence level of the Course of Solid Mechanics are defined following the SUA CdS document and, in more detail, they are described as follows.
- Knowledge and understanding: the student at the end of the Course will acquire the basic knowledge concerning Theory of Elastic Solids. The Course develops the knowledge acquired during classes of Mathematics and Physics; topics peculiar to Solids, Theory of Elasticity and Strength of Materials are carefully developed. The aim is that of developing in a sound and rigorous way the basic issues, by making clear the physical meaning of the mechanical models which are introduced and their limits of applicability. Attending this class, students will become able to develop applications covering all treated issues. In particular, linear and nonlinear elastic deformable solids will be dealt with.
- Applying knowledge and understanding: the objective is to make students able to perform the following tasks:
1. evaluating the stress and strain state in a solid subjected to given forces;
2. assessing the resistance of a structural element;
3. recognizing the bearing elements of a given construction;
4. selecting an appropriate structural scheme;
5. computing displacement components in a given mechanical structure.
- Making judgements: the theoretical and applied knowledge will enable the student to be aware of the relevance and potential complexity of the macroscopic mechanical behaviour of continuum media and their strong connection with the microscopic structure of the materials ; The importance of a correct approach to the problem of the elastic deformation of a body and the need to solve it correctly and with appropriate tools.
- Communication: the student will acquire the ability to communicate, express and argue from a technical point of view regarding the mechanical properties of the different materials. The student will be able to deduce simplified constitutive models from real materials and to describe from a quantitative point of view their mechanical performances.
- Lifelong learning skills: the student will learn theoretical and numerical methodologies and tools related to solid mechanics and theory of elasticity, such as constitutive models, curve stress/train relationships and evaluation of the surface tension in elastic solids.

Required skills

The basic background of high-school and of first year's class Mathematics and Physics is assumed as a necessary prerequisite.
In detail, these are the:
A) Physics prerequisites:
A-1 Basic dimensions and units of measures;
A-2 Vectors: fundamental operations and their use in formulating mechanical problems.
B) Mathematics prerequisites:
B-1 Elementary functions and their graphs;
B-2 Trigonometry;
B-3 Vectors and analytical geometry;
B-4 Matrices, systems of linear algebraic equations, eigenvalues and eigenvectors;
B-5 Derivatives and study of functions by differential calculus;
B-6 Integrals;
B-7 Ordinary differential equations.

Subjects

Introduction: definition of Solid and Structural Mechanics, structural elements, structures, constraints, loads, materials. (4 hours lectures)
Tutorial of elements of Physics and Mathematics: trigonometry, systems of equations, differential equations and integral calculus, study of functions, differential operators. (4 hours tutorials)
System of forces: forces and couples, equivalent system of force. (4 hours lectures and tutorials).
Introduction to the mechanical behavior of materials: experimental determination, standard samples, elastic, plastic, viscous and dynamic behavior, thermal effects, definition of deformation and internal actions, rigidity, strength and plastic deformation, uniaxial and biaxial tests. (4 hours lectures)
Deformation: small displacement kinematics, deformation and roto-translation components, principal components and principal directions, kinematic compatibility. Examples (6 hours lectures and tutorials)
Stress: forces and stresses in a tridimensional medium, stress tensor, principal components and principal directions, stress invariants, Mohr representation, plane stress, balance laws and boundary conditions. Examples (6 hours lectures and tutorials)
Mechanical behavior of materials: elasticity, plasticity, viscoelasticity, dynamic behavior. The experimental evaluation of material properties. Elasticity, linearity and isotropy, Hooke law, Lamé constants, physical meaning of elastic constants. Anisotropic and nonlinear elastic media, relationships between elasticity tensors and microscopic properties in crystalline media. Material choices and Ashby diagrams (6 hours lectures)
Boundary value problems in elasticity. Analytical and numerical (finite element) solutions. (4 hours lectures and tutorials)
Beam theory: balance equations, holonomic, scleronomous external and internal constraints, simple, double and triple constraints. (3 hours lecture and tutorials)
Statically determined structures: reactions (algebraic method, auxiliar equations method, virtual work principle). (3 hours lectures and tutorials)
Internal actions: normal stress, shear, bending moment and torque, balance laws, diagrams of internal actions (equazioni indefinite di equilibrio e metodo diretto). (3 hours tutorials)
De Saint-Venant problem: axial stress, bending, shear, torsion. (6 hours lectures and tutorials)
Failure criteria: Grashov, Galileo-Rankine, Tresca, von Mises, Mohr-Coulomb. (6 hours lectures and tutorials)

(SSD ING-IND/35, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di fornire le competenze di base dell’ingegneria economico-gestionale afferenti agli investimenti d’impresa e alla loro sostenibilità economico-finanziaria. In particolare, il corso mira a fornire le nozioni di base delle modalità di prestito nonché di rimborso dei capitali, dell’analisi degli investimenti nel settore privato e pubblico, della finanza di progetto (project financing), delle tecniche di partenariato pubblico-privato, del bilancio d’impresa e dei diversi sistemi di tassazione in Italia.
I metodi didattici dell’insegnamento consentiranno agli studenti:
- di acquisire le suddette competenze di base, di comprendere le strutture e le valutazioni economico-finanziarie dei progetti d’investimento nel settore privato e pubblico nonché la sostenibilità degli stessi progetti nei rispettivi ambiti di realizzazione;
- di applicare le conoscenze di base e le comprensioni acquisite nei diversi contesti di settore, con il supporto dell’abilità di problem-solving e degli strumenti quantitativi di base acquisiti;
- di sviluppare una propria autonomia di giudizio in relazione alla valutazione economico-finanziaria dei progetti d’investimento;
- di sviluppare le proprie capacità comunicative, in relazione alle conoscenze di base e comprensioni acquisite, anche con l’ausilio di strumenti grafici e matematici.
Infine, l’esame finale consentirà la verifica della capacità di apprendimento degli studenti.

Prerequisiti

In riferimento al vigente Regolamento Didattico del Corso di Laurea in Ingegneria Chimica per l’Innovazione e la Sostenibilità dei Processi, non sono previste propedeuticità ufficiali.

Contenuti

- Elementi introduttivi: i problemi di scelta; gli investimenti e i costi; la remunerazione del denaro non disponibile.
- L’interesse: l’operazione di prestito; il diagramma dei flussi di cassa; l’interesse semplice; l’interesse composto; il tasso d’interesse annuo nominale (TAN); il tasso d’interesse effettivo.
- I principi di equivalenza economico-finanziaria: il concetto di equivalenza; il calcolo dell’equivalenza con un solo fattore; il calcolo dell’equivalenza con più fattori; l’utilizzo dell’interpolazione lineare; le tavole finanziarie.
- I mutui: la tipologia add-on; la tipologia ipotecaria; i mutui a tasso d’interesse fisso; i mutui a tasso d’interesse variabile; il saldo di un mutuo; la bolla finanziaria dei mutui subprime.
Le obbligazioni: le opportunità d’investimento; obbligazioni e azioni a confronto; le obbligazioni a cedola zero; le obbligazioni con cedola di pagamento determinato dagli interessi; i project bonds.
L’inflazione: l’indice dei prezzi; il tasso d’inflazione; gli effetti sui flussi di cassa.
L’analisi degli investimenti nel settore privato: le decisioni d’investimento; la metodologia contabile; la metodologia finanziaria; il periodo di recupero del capitale; il valore attuale netto (VAN); il valore futuro; l’equivalente annuo; il tasso interno di rendimento (TIR); il tasso di rendimento minimo attraente; il costo medio ponderato del capitale; la classificazione dei progetti d’investimento; la scelta tra le diverse alternative d’investimento: i confronti basati sui valori totali e incrementali; il confronto tra alternative d’investimento di durata diversa.
Gli investimenti nel settore pubblico: l’amministrazione pubblica e il benessere sociale; l’analisi costi-benefici: il rapporto aggregato, il rapporto netto e il rapporto di Lorie-Savage; l’analisi costo-efficacia: il metodo del costo fisso e il metodo dell’efficacia fissa.
Il bilancio d’impresa: le caratteristiche e la struttura del bilancio d’esercizio; lo stato patrimoniale; il conto economico.
I sistemi di tassazione in Italia: le principali imposte del sistema tributario italiano; l’imposta sui redditi delle persone fisiche (IRPEF); l’imposta sui redditi delle società (IRES); l’imposta sul valore aggiunto (IVA): il metodo base da base e il metodo imposta da imposta.
La finanza di progetto (project financing): il concetto di redditività; la tipologia di opere realizzabili; la sostenibilità economico-finanziaria; il partenariato pubblico-privato; i riferimenti normativi; il test di viabilità; l’analisi economico-finanziaria; gli indicatori di redditività; gli indicatori di copertura del debito; il modello economico-finanziario.

(SSD ING-IND/26, 90 ore, 9 CFU)

Goals

Attending classes, the student will learn:
- Knowledge and understanding
Knowledge and understanding of the design methods of a SISO control system.
- Applying knowledge and understanding
Understanding the problems related to the control design for industrial units.
- Making judgments
Skills in judge the needs to control a real process.
- Learning skills
Ability to independent study and analysis of technical books on the course arguments.

Required skills

Knowledge: An adequate knowledge of the fundamental methodological aspects of the basic sciences (calculus, geometry, physics), applied science (thermodynamics, reaction system) and operation units (distillation column and reactors).
Skills: Be able to formulate a process model.

Subjects

Course overview: why we need to control a process. Overview of the feedback control and the loop components (3 hours).
Quality index of sensors. Sensors for: temperature, pressure, flowrate and compositions. Pneumatic valves (6 hours).
PID controllers: proportional, integral and derivative actions (6 hours).
Transfer function with overview of the Laplace transform. System identification through process reaction curve (9 hours + 6 hours of practice).
Static and dynamic criteria for the control design. Simple rules to design a PID controller (6 hours + 3 hours of practice).
Close-loop transfer function and stability analysis: Routh-Hurwitz criteria and root locus (6 hours + 3 hours of practice).
Frequency analysis (9 hours + 3 hours of practice).
Bode closed-loop stability criterion (3 hours + 3 hours of practice).
Control design in closed-loop (6 hours + 3 hours of practice).
Other controllers: cascade control, ratio control, split-range, feed-forward and inferential (6 hours + 3 hours of practice).
Feedback controller design for industrial units present in the Sardinian territory: heat exchanger, tank, furnace, reactor and distillation column (6 hours).

(SSD ING-IND/22, 90 ore, 9 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

Gli obiettivi formativi del corso di Ingegneria dei materiali metallici sono quelli di far acquisire allo studente conoscenze, abilità e competenze fondamentali nell’ambito della scienza dei materiali metallici e delle leghe metalliche. In particolare, verranno messe in luce le relazioni tra struttura e proprietà fisico-meccaniche.
Al termine del corso lo studente conoscerà
- i processi di formazione dei materiali studiati;
- le caratteristiche in funzione della composizione e della struttura;
- l’utilizzo di materiali differenti per diverse applicazioni nell’ingegneria tradizionale e avanzata.
Inoltre, lo studente avrà:
- la capacità di applicare conoscenza e comprensione per risolvere problematiche applicative del settore;
- autonomia di giudizio per valutare criticamente i risultati delle prove sperimentali illustrate per la caratterizzazione dei materiali metallici e delle leghe metalliche;
- l’abilità comunicativa per esprimere chiaramente e con linguaggio specifico del settore i concetti tecnici illustrati durante il corso;
- la capacità di integrare diverse fonti bibliografiche per completare la conoscenza sugli argomenti del corso.

Prerequisiti

Lo studente dovrà avere dei prerequisiti di Chimica, Fisica, Analisi Matematica e Scienza dei Materiali a livello universitario.

Contenuti

I contenuti: struttura cristallina dei materiali metallici; solidificazione di un fuso metallico; diagrammi di fase; diagrammi di fase delle leghe metalliche; leghe metalliche per applicazioni ingegneristiche; classificazione e nomenclatura; caratterizzazione dei materiali metallici e delle leghe metalliche; proprietà meccaniche delle leghe metalliche; proprietà fisico-chimiche delle leghe metalliche; trattamenti termici delle leghe metalliche per il miglioramento delle proprietà; leghe metalliche a memoria di forma; leghe metalliche nanostrutturate; processi di fabbricazione dei materiali nanostrutturati; proprietà delle leghe nanostrutturate.

MODULE: MATERIALS SCIENCE FUNDAMENTALS

(SSD ING-IND/22, 60 ore, 6 CFU)

MODULE: APPLIED TECHNOLOGIES

(SSD ING-IND/22, 60 ore, 6 CFU)

Goals

The course is designed to point out and discuss the most fundamental issues concerning Materials Science and Technology. The objective is to convey some of the essential concepts that relate material properties (thermal expansion, strength, failure) to microstructure (crystal structure, dislocations structure, grain structure, precipitate structure, composite structure). The relationships between structure, processing and properties of materials will be illustrated with examples of both idealized and technological materials. Numerical exercises illustrate the main points of the lesson course.
Acquiring knowledge and understanding: students will develop basic knowledge in the major classes of materials for industrial-innovative applications. Knowledge and understanding on properties, processing and fabrication techniques will be also acquired.
Applying knowledge and understanding: the course is organized to have theoretical aspects always coupled with numerous practical problems, characterized by progressively increased complexity, that have to be solved in class. This fact prompt students to participate actively in the identification of the problems solution.
Making informed judgements and choices: the practical applications foreseen in the framework of the course help students to develop their capability to evaluate critically the obtained results, to highlight the most relevant outcomes and to decide which solutions are more appropriate (i.e., selection of the most appropriate material to be used for specific application, depending upon the specific requirements).
Communicating knowledge and understanding: during the practical written tests foreseen in the course as well as the final examination, students have the chance to demonstrate their capability to communicate the obtained results and underline the encountered problems.
Students will develop a wide range of technical and scientific skills, being able to communicate effectively at all levels with engineers, scientists, industrialists and business leaders.
Capacities to continue learning: the basic knowledge provided during the course makes students able to handle autonomously new, albeit simple, problems that are not examined in class.

Required skills

Knowledge acquired from studying Maths, Physics and Chemistry are required.

Subjects

Materials Science Fundamentals

Introduction to materials science. Classification of solid materials. Structure-properties relationship Crystalline solids. Crystal structure and Imperfections in solids.
Diffusion Mechanism: Steady state and non-steady state diffusion.
Dislocations and Strengthening Mechanism. Plastic deformation. Slip systems. Twinning. Mechanism of strengthening in metals. Solid solution hardening. Strengthening by grain size reduction. Strain hardening. Recovery, recrystallization and grain growth.
Mechanical Properties of metals. Elastic deformation. Stress-strain Behaviour. Plastic deformation. Elastic recovery. Tensile properties. Compressive, shear and torsional deformation. Hardness. Failure of metals. Fracture. Fatigue. Cracks initiation and propagation. Creep.
Solidification of metals. Homogeneous nucleation. Solidification of pure metal. Total free Energy of the solid-liquid system changes (Surface energy and Volume energy). Heterogeneous nucleation. Growth. Grain structure. Single crystal solidification.
Phase Diagrams. Phase diagrams of pure substances. The Gibbs phase rules. Binary isomorphous systems. The lever rule. Nonequilibrium solidification. Binary eutectic systems. Three phases reactions: eutectic, peritectic, monotectic, eutectoid, peritectoid. Processing and applications of metals.
Ceramic materials.
Silicate ceramics. Imperfections in ceramics. Mechanical properties of ceramics. Traditional and advanced ceramics. Processing and Applications. Glasses. Clays.
Composites. Particle reinforced composites. Fiber reinforced composites. Polymer matrix composites. Metal matrix composites. Ceramic matrix composites. Carbon-carbon composites. Composites manufacturing.

Applied Technologies

Concrete technology. Curing of concrete. Durability. Corrosion of concrete. Carbonization, corrosion by chlorine, permeability of concrete.
Corrosion of metals. Electrochemical aspects, Standard Electrode Potentials, Nerst equation. Galvanic cells. Thermodynamic and kinetic characteristics of electrode reactions, Farady law. Polarization. Passivity and localized corrosion. Corrosion and protection in natural environments.
Atmospheric corrosion: relative and critical humidity, contaminants, microenvironments. Organic coatings, zinc-coating. Soil Corrosion. Corrosion in sea water. Soil corrosion in buried structures.
Other advanced materials. Circular Economy in materials science. Innovative production and sustainability.

Polymers Science
(SSD CHIM/04, 60 ore, 6 CFU)

Goals
The student will get a basic knowledge on polymer science and technology, starting from polymerization reactions and structure properties relationships that will support the discussion on processing and advanced applications of polymeric materials.

Required skills

The student must have achieved a good preparation from Chemistry I and Materials’sicence fundamentals. Nevertheless the course offers an introduction part on the basis of polymer science.

Subjects

Introduction;

Polymerization reactions;

Melt polymers and solutions- viscosity;

Solid state: amorphous, semicrystalline and crosslinked polymers;

Thermoplastic, Thermoset polymers and elastomers;

Structure properties relationship: thermal properties, Viscoelasticity and Mechanical properties; Characterization techniques.

Polymers classification for different applications: Commodities, Technopolymers, Advanced polymers

Conductive polymers for electronics and energy applications

Natural polymers hydrogels, polymers for Biomedics

Introduction to polymers processing

Polymers Degradation and recycling

MODULO: INGEGNERIA ALIMENTARE

(SSD ING-IND/24, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Obiettivi formativi

In questo corso gli studenti acquisiranno i concetti di base per la modellistica computazionale del trasporto di energia e materia applicati all'analisi e alla progettazione di processi alimentari principalmente nel settore oleario, lattiero-caseario e vitivinicolo. Il software Polymath e Matlab verranno impiegati per la soluzione di problemi dell'ingegneria alimentare che richiedono metodi numerici.

Prerequisiti

I prerequisiti sono indicati nel regolamento didattico del corso. In particolare, sono essenziali le conoscenze per il primo anno di tutti gli insegnamenti e per il secondo anno di calcoli di matematica applicata e ingegneria di processo e dei fenomeni dei trasporti.

Contenuti

1) Applicazioni dei bilanci di materia nel settore alimentare
Trasporto di materia in reattori discontinui e continui; cinetica e stechiometrica delle reazioni chimiche; diffusione in soluzioni, sospensioni ed in solidi; equilibri di fase; trasporto di materia in condizioni di stato stazionario e non stazionario (soluzioni analitiche e numeriche), coefficienti di trasferimento di materia; diffusione con convezione e reazione biochimica, diffusione di gas in mezzi porosi nei processi alimentari; trasporto di materia e confezionamento di prodotti alimentari. Gli esempi pratici di applicazione dei bilanci di materia al settore alimentare saranno i seguenti.
Concentrazione in continuo di un succo. Miscelazione di ingredienti con vincoli di composizione. Dissalazione di ortaggi in salamoia. Concentrazione di una corrente in un processo con ricircolo. Tempo di lavaggio di un serbatoio alimentare. Calcolo della portata di alimentazione per realizzare in un tempo assegnato il cambio di formulazione in un processo in continuo. Scale-up di un processo per la produzione di lieviti. Calcolo di dati per etichetta nutrizionale. Produzione di lieviti in un fermentatore continuo. Accrescimento di lieviti nella panificazione. Abbattimento di microrganismi durante un trattamento termico. Tra gli esempi pratici di applicazione dei modelli di trasporto di materia saranno affrontati i seguenti esempi. Valutazione della superficie di una confezione. Disincrostazione mediante convezione forzata. Calcolo della diffusività dell’acqua da dati di calo peso. Determinazione dei tempi di essiccamento di un alimento in regime diffusivo. Calcolo della velocità di essiccazione in regime convettivo.
2) Applicazioni dei bilanci di quantità di moto nel settore alimentare
Liquidi Newtoniani e non. Regime di moto dei fluidi. Moto di un liquido in un piano inclinato. Drenaggio dei liquidi lungo superfici verticali. Trasporto di un liquido Newtoniano in un condotto cilindrico. Scorrimento di un liquido in un mezzo poroso. Le applicazioni al settore alimentare riguarderanno i seguenti processi/fenomeni. Calcolo della portata volumetrica per ottenere condizioni di moto laminare. Progettazione di un impianto di degassaggio. Calcolo dello spessore di copertura di un prodotto dolciario.
3) Applicazioni dei bilanci di energia nel settore alimentare.
Bilanci di energia meccanica. Trasporto di calore: conduzione e convezione in stato stazionario e non stazionario (soluzioni analitiche e numeriche) con applicazioni nel settore alimentare; scambiatore di calore; scambio di calore convettivo in processi alimentari: liquidi in ebollizione, tra fluidi e alimenti solidi; trasporto per irraggiamento con onde elettromagnetiche: interazione tra un'onda elettromagnetica e un corpo; applicazioni del trasporto di calore per radiazione nei processi alimentari; analisi del profilo temporale o spaziale della temperatura di alimenti in fase liquida e solida. Le applicazioni al settore alimentare dei bilanci di energia riguarderanno i seguenti processi/fenomeni. Determinazione della potenza di una pompa per l’alimentazione di un impianto di riempimento. Valutazione del tempo di chiarificazione dell’acqua. Calcolo della velocità del rotore di una centrifuga per la scrematura del latte. Stima del calore specifico di un alimento in base alla sua composizione. Valutazione  dell’energia necessaria per un la progettazione di un impianto di refrigerazione. Determinazione della temperatura iniziale di un mezzo di cottura.
Concentrazione di una purea in un evaporatore flash. Riscaldamento di alimenti in forno a microonde. Cinetica di riscaldamento dell’acqua in un boiler. Calcolo del tempo di raffreddamento di un alimento. Previsione del tempo di cottura di un tacchino.

MODULO: CHIMICA DEGLI ALIMENTI

(SSD CHIM/10, 48 ore, 6 CFU, Affine)

Obiettivi formativi

1) Conoscenza e capacità di comprensione dei nutrienti e di altri composti intrinseci o estranei alla composizione dell’alimento che presentato aspetti positivi, oppure rappresentano un rischio per la salute del consumatore. L’insegnamento indirizza alla conoscenza e alla comprensione della struttura chimica, delle caratteristiche chimico/fisiche e dell’effetto sull’organismo umano sia dei costituenti degli alimenti che l’organismo utilizza a scopo energetico (LARN; kcal; kJ) e/o protettivo, sia delle sostanze indesiderabili e la conoscenza dei parametri tossicologici quali, NOEL, ADI, TL, MRL.
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione (competenze). Lo studente acquisirà la capacità di approcciare l’alimento, come fonte di nutrienti con varie funzioni (energetica, plastica e regolatoria), ma consapevole che esso può veicolare sostanze dannose, di origine naturale o indotta (xenobiotici), che rappresentano un rischio potenziale o scientificamente dimostrato per la salute del consumatore. Lo studente sarà in grado di calcolare, sia il valore energetico dell’alimento che di valutarne la reale tossicità avvalendosi dei parametri quali-quantitativi studiati.
3) Autonomia di giudizio: l’apprendimento dei concetti fondamentali della chimica degli alimenti andrà a consolidare la cultura scientifica dello studente e dunque gli consentirà l’elaborazione autonoma di giudizio nellinterpretazione di dati sperimentali così come nell’approfondimento delle proprie conoscenze sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso.
4) Abilità comunicative: acquisizione della capacità di esporre e spiegare, in maniera semplice ma rigorosa con un linguaggio tecnico appropriato le caratteristiche nutrizionali degli alimenti, del loro effetto sull’organismo umano e in generale della sicurezza degli alimenti.
5) Capacità di apprendimento: acquisizione della capacità di collegare e integrare le conoscenze apprese con quelle fornite nei corsi precedenti e successivi.

Prerequisiti

Conoscenze approfondite di Chimica Generale ed Inorganica.

Contenuti

PARTE GENERALE
Glucidi negli alimenti: mono-di-oligo e polisaccaridi. Polialcoli. Potere edulcorante. Indice Glicemico. Carico glicemico. Idrolisi dell’amido.
Fibra alimentare: polisaccaridi non amilacei, polisaccaridi non cellulosici, lignina. Fibra solubile e fibra insolubile.
Proteine negli alimenti: aminoacidi, legame peptidico, oligopeptidi, peptoni, polipeptidi. Punto Isoelettrico. Qualità delle proteine (complete e incomplete): Indice Chimico, Digeribilità, Valore Biologico, Utilizzazione Proteica Netta
Lipidi negli alimenti: acidi grassi, trigliceridi semplici e misti. L’insaponificabile. Prostaglandine. Lipidi complessi: Fosfolipidi e Glicolipidi.

Digestione degli alimenti.
Sali minerali: proprietà chimico-fisiche, funzioni e fabbisogni.
Vitamine liposolubili e idrosolubili: proprietà chimico-fisiche, funzioni e fabbisogni.
Acqua: proprietà peculiari dell’acqua, l’acqua negli alimenti, coefficiente di attività dell'acqua (Aw), acqua potabile, acqua minerale.
Parametri che influenzano il deterioramento degli alimenti.
Alterazione degli alimenti: putrefazioni, denaturazioni, imbrunimenti chimici ed enzimatici, inacidimento, rancidità biochimica, irrancidimento ossidativo, alterazioni a carico della glicerina.
Additivi alimentari:
Impieghi e requisiti degli additivi alimentari. Aspetti legislativi
I conservanti propriamente detti.
Additivi alimentari impiegati in base al rapporto rischio/beneficio.
Residui di Agrofarmaci.
Fase di selezione e di sviluppo di un antiparassitario.
Documentazione per la registrazione dei presidi sanitari.
Residui di agrofarmaci negli alimenti e nei prodotti di trasformazione.
Schema per la valutazione della tossicità degli agrofarmaci e soglia di sicurezza.
Requisiti vecchi pesticidi e nuovi Principi Attivi.

Industrial Systems Design
(SSD ING-IND/17, 60 ore, 6 CFU, Caratterizzante)

Goals
The course deals with the study of the design of industrial facilities.
At the end of the course, students will be able to understand the basic knowledge and technical tools to critically approach industrial plant design in terms of both production and service levels.
Moreover, the student will acquire the necessary skills to understand and manage the main industrial activities, with a particular focus on the operation strategies of production systems. The student will acquire the ability to identify and set the characteristics of the main plant components and then, illustrate the achieved results and performance.
Finally, the student will acquire the ability to use the fundamental knowledge and analytical methods gained as a starting point for further investigation with a particular focus on the design of more complex and efficient systems, and on the choice of the most advanced and sustainable technologies in developing.

Required skills
Basic knowledge of mechanical plants.

Subjects

- Asset management: planning, design, implementation, maintenance, lean management, disposal.

- Industry 4.0: introduction, historical notes, from mass production to mass customization, Enabling technologies, Piano Nazionale Impresa 4.0.

- Industrial production systems: classification, models, schematics, application and case studies, ERP

- Industrial facilities: introduction and general concepts, definitions, fluid storage systems, cold storage, piping, thermal insulation, regulation and valves, material balances, energy balances

- Packaging: classification, methods, loading units, pallets, materials, waste, reverse logistics.

- Warehouses: definition, types, materials management, stock management, sizing, and design.

- Material handling: containment systems, lifting devices, bridge cranes, cranes, trolleys, chain conveyors, AGVs, roller conveyors, belt conveyors, elevators, screw conveyors, pneumatic conveyors.

- Air conditioning systems: introduction and general concepts of psychrometry, Mollier diagram, main thermodynamic transformations, heating and cooling cycle, system components.

- Compressed air systems: main thermodynamic transformations, system components.

- Lighting systems: photometric quantities, system components, sizing, verification measurement.

MODULO: MICROBIOLOGIA

(SSD BIO/19, 40 ore, 4 CFU, Affine)

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di formare laureati di I livello con una solida conoscenza di base della biologia dei microrganismi, del loro ruolo nell'ambiente e delle potenzialità di impiego nei diversi settori della ricerca. Tali conoscenze rappresentano indispensabili presupposti per gli ulteriori approfondimenti nelle Lauree Magistrali e/o in Master professionalizzanti.

Contenuti

Introduzione.
Evoluzione e struttura delle cellule microbiche. I batteri Gram positivi e Gram negativi: caratteristiche generali (qui ho fatto sino alla membrana cellulare e meccanismi di trasporto compresi).
Struttura e sintesi del peptidogicano. La membrana esterna dei Gram: il lipopolisaccaride e le porine. Capsula e rivestimenti esterni.
appendici esterne e movimento batterico.
Corpi di inclusione; organizzazione del genoma nel nucleoide.
Replicazione, trascrizione e traduzione nei procarioti. Geni accessori: i plasmidi. Differenziamento cellulare. La endospora batterica.
Il processo di divisione cellulare nei batteri. Differenziamento nei procarioti e in Caulobacter crescentus. Meccanismi di ricombinazione e scambio genetico tra i batteri:  i fagi, trasformazione, coniugazione, trasduzione.
Composizione delle cellule e categorie nutrizionali.
Fattori che influenzano la crescita microbica.
Controllo e inibizione della crescita microbica. Evoluzione microbica e Ruolo microbico nell'evoluzione della vita sulla terra: la Terra primordiale e l’origine della vita.
Endombiosi. Cenni sui microrganismi eucarioti: protozoi, alghe, funghi e lieviti.
Biocomunicazione della cellula procariotica. Ambiente e ospite. Relazioni ospite-parassita: la flora microbica.
Metabolismo delle cellule microbiche. Processi energetici: respirazione, fermentazione, fotosintesi.
I microrganismi nei diversi comparti ambientali: aria, acqua, suolo, sedimenti.
Metodi di analisi di comunità microbiche e determinazione dell'attività microbica in natura.
Analisi delle comunità microbiche con metodi di molecolari indipendenti dalla coltivazione. Misurazione delle attività microbiche direttamente negli habitat naturali.
Meccanismi di patogenicità dei batteri. L'endotossina e le esotossine batteriche. Rischio microbiologico: principali agenti patogeni (Vibrio colerae).
Infezioni acquisite dall’ambiente attraverso ingestione di cibi o bevande.
Infezioni acquisite dall’ambiente attraverso ingestione di cibi o bevande, penetrazione percutanea e attraverso inalazione.
Elementi di Virologia. Caratteristiche generali, struttura e classificazione dei virus batterici e animali. Modelli di replicazione di batteriofagi virulenti e temperati.
Cicli di replicazione dei virus batterici T4, fx174, M13, MS2, lambda.
Modelli di replicazione dei virus animali a DNA e a RNA: poxvirus, herpes simplex virus, poliovirus, influenza virus, retrovirus. Viroidi e prioni.

MODULO: METODI DI IGIENE DEGLI ALIMENTI

(SSD MED/42, 24 ore, 2 CFU, Affine)

Obiettivi formativi

L’obiettivo di questo modulo di insegnamento è quello di fornire agli studenti le conoscenze e competenze sulla qualità e igiene degli alimenti. In particolare, è prevista l’acquisizione di conoscenze riguardanti le principali malattie a trasmissione alimentare, le tecniche di conservazione e trasformazione degli alimenti, il funzionamento dei sistemi di controllo per garantire la loro sicurezza e qualità igienico-sanitaria con riferimenti alla normativa nazionale e comunitaria.

Contenuti

Origine dei microrganismi negli alimenti. Classificazione funzionale dei microrganismi di interesse alimentare (patogeni, alteranti e protecnologici). Fattori ecologici che influenzano lo sviluppo dei microrganismi negli alimenti (fattori intrinseci, estrinseci, impliciti); Malattie a trasmissione alimentare: intossicazioni da enterotossine prodotte da Staphylococcus aureus e Clostridium botulinum, tossinfezioni da Cl. perfringens e Vibrio, Salmonellosi e da patogeni emergenti (E. coli patogeni, Listeria monocytogenes, Campylobacter).  Cenni su normativa in materia di sicurezza alimentare. Strategie generali di prevenzione in ambito alimentare: metodi di conservazione degli alimenti, fisici, chimici, naturali; Il sistema HACCP.