|
Objectius
|
Programa provisional
|
|
|
Estudiar les operacions bàsiques de condicionament, transformació i conservació dels aliments. Fer el càlcul i disseny dels aparells on tenen lloc aquestes operacions. |
|
|
|
|
|
|
Contingut (Programa)
|
|
|
1. VISIÓ GLOBAL DE LES OPERACIONS BÀSIQUES DE LA I.A. (6 h)
1.1. Disseny de processos.
1.2. Funcions d'un enginyer de processos.
1.3. Definició d'operació bàsica.
1.4. Classificació de les operacions bàsiques.
1.4.1. Segons la finalitat.
1.4.2. Segons el nivell tèrmic aplicat.
1.4.3. Segons el tipus de transferència.
1.5. Breu descripció de les principals operacions bàsiques.
Aplicacions a la indústria alimentària.
1.6. La indústria làctia i les operacions bàsiques.
2. INTRODUCCIÓ ALS CÀLCULS EN ENGINYERIA DE PROCESSOS (4 h)
2.1. Dimensions i unitats.
2.2. Sistemes d'unitats.
2.3. Homogeneïtat dimensional i consistència d'unitats.
2.4. Magnituds adimensionals.
2.5. Xifres significatives i precisió.
2.6. Anàlisi i tractament de dades.
2.6.1. Interpolació.
2.6.2. Regressió lineal. Mètodes numèrics.
2.7. Variables de procés.
2.8. Propietats físiques.
2.8.1. Densitat.
2.8.2. Viscositat.
2.8.3. Capacitat calorífica.
2.8.4. Conductivitat tèrmica.
2.9. Metodologia de resolució de problemes.
3. BALANÇOS DE MATÈRIA I D'ENERGIA (9 h)
3.1. Tipus de processos.
3.2. Tipus de balanços.
3.3. Plantejament del balanç de matèria.
3.4. Recirculació, purga i bypass.
3.5. Metodologia per a la resolució de problemes de balanços de matèria.
3.6. Plantejament del balanç d'energia.
3.6.1. Sistemes tancats.
3.6.2. Sistemes oberts.
3.7. Metodologia per a la resolució de problemes de balanços d'energia.
3.8. Plantejament del balanç d'energia mecànica.
4. BESCANVI DE CALOR EN ESTAT ESTACIONARI (7 h)
4.1. Introducció als bescanviadors de calor.
4.2. Perfil de temperatures.
4.3. Coeficient global de transmissió de calor.
4.4. Balanços d'energia.
4.4.1. Energia cedida o captada.
4.4.2. Energia transferida. Pèrdues tèrmiques.
4.5. Correlacions del coeficient individual de convecció.
4.5.1. Convecció natural.
4.5.2. Convecció forçada sense canvi d'estat.
4.5.2.1. Flux a l'interior d'un tub.
4.5.2.2. Flux perpendicular a l'exterior d'un tub.
4.5.2.3. Flux al voltant d'una esfera.
4.6. Condensació.
4.6.1. Correlacions del coeficient de convecció.
4.6.2. Vapors sobreescalfats.
4.6.3. Gasos incondensables.
4.7. Ebullició.
4.7.1. Ebullició per convecció natural.
4.7.2. Ebullició nucleada.
4.7.3. Ebullició transitòria.
4.7.4. Ebullició en pel•lícula.
4.8. Valors típics dels coeficients de transmissió de calor.
4.9. Tipus de bescanviadors de calor.
5. BESCANVI DE CALOR EN ESTAT NO ESTACIONARI (7 h)
5.1. Introducció.
5.2. Escalfament/refredament de sòlids.
5.2.1. Resistència controlant. Número de Biot.
5.2.2. Convecció.
5.2.2.1. Càlcul del temps d'escalfament/refredament.
5.2.2.2. Constant de temps.
5.2.2.3. Perfil de temperatures.
5.2.3. Convecció i conducció.
5.2.3.1. Número de Fourier.
5.2.3.2. Perfil de temperatures.
5.2.3.3. Càlcul del temps d'escalfament/refredament.
5.3. Escalfament/refredament de líquids en recipients encamisats i llaunes.
5.4. Escalfament de líquids per injecció directa de vapor.
6. ESCALDAMENT, PASTEURITZACIÓ I ESTERILITZACIÓ (7 h)
6.1. Objectiu dels tractaments tèrmics.
6.2. Optimització dels tractaments tèrmics.
6.3. Cinètica de destrucció de microorganismes.
6.3.1. Influència del temps de tractament a temperatura constant.
6.3.2. Influència de la temperatura.
6.3.3. Quantificació dels tractaments tèrmics.
6.4. Escaldament.
6.4.1. Definició i objectius.
6.4.2. Tipus d'escaldadors.
6.4.3. Temps d'escaldament.
6.4.4. Efecte de l'escaldament sobre els aliments.
6.5. Pasteurització.
6.5.1. Definició i objectius.
6.5.2. Temperatura i temps de pasteurització.
6.5.3. Tipus de pasteurització.
6.5.4. Equips de pasteurització.
6.5.5. Efecte de la pasteurització sobre els aliments.
6.6. Esterilització.
6.6.1. Definició i objectius.
6.6.2. Temperatura i temps d'esterilització.
6.6.3. Tipus d'esterilització.
6.6.4. Equips d'esterilització.
6.6.5. Efecte de l'esterilització sobre els aliments.
7. EVAPORACIÓ (7 h)
7.1. Definició i objectius.
7.2. Tipus d'evaporadors.
7.3. Tipus d'operació.
7.4. Capacitat i economia d'evaporació.
7.5. Transmissió de calor en els evaporadors.
7.5.1. Diferència de temperatura.
7.5.2. Coeficient global de transmissió de calor.
7.5.3. Àrea de bescanvi.
7.6. Càlcul d'un evaporador simple (amb i sense recompressió de vapor).
7.7. Càlcul d'un evaporador de múltiple efecte.
7.8. Eficàcia de l'evaporació.
7.9. Efecte de l'evaporació sobre els aliments.
8. SEDIMENTACIÓ I CENTRIFUGACIÓ (7 h)
8.1. Classificació de les operacions de separació mecànica.
8.2. Força d'arrossegament i coeficient d'arrossegament.
8.2.1. Definicions.
8.2.2. Flux al voltant d'una esfera.
8.2.3. Factors de correcció.
8.3. Caiguda lliure de partícules.
8.3.1. Balanç de forces.
8.3.2. Velocitat terminal de caiguda lliure.
8.4. Caiguda impedida de partícules.
8.5. Cambra de sedimentació.
8.6. Elutriació.
8.7. Centrifugació.
8.7.1. Temps de centrifugació.
8.7.2. Factor de separació.
8.7.3. Diàmetre de tall.
8.7.4. Valor sigma.
9. FILTRACIÓ I SEPARACIÓ PER MEMBRANES (7 h)
9.1. Introducció.
9.2. Tipus de filtres.
9.3. Fonaments de la filtració. Filtres-premsa.
9.3.1. Resistència del tortó de filtració.
9.3.2. Resistència del mitjà filtrant.
9.3.3. Resistència total de filtració.
9.3.4. Filtració a pressió constant.
9.3.5. Filtració a cabal volumètric constant.
9.3.6. Rentatge del tortó.
9.3.7. Capacitat de filtració. Condicions òptimes de filtració.
9.4. Filtres rotatius de buit.
9.5. Filtres de plaques horitzontals.
9.6. Separació per membranes.
9.6.1. Ultrafiltració.
9.6.2. Osmosi inversa.
10. AGITACIÓ I MESCLA (4 h)
10.1. Introducció.
10.1.1. Objectius de l'agitació.
10.1.2. L'agitació a la indústria alimentària.
10.2. Aparells d'agitació.
10.2.1. Agitadors estàtics.
10.2.2. Agitadors mecànics.
10.2.2.1. Agitadors d'hèlix.
10.2.2.2. Agitadors de paletes.
10.2.2.3. Agitadors de turbina.
10.2.3. Tipus de flux en els tancs agitats.
10.3. Consum de potència en tancs agitats.
10.3.1. Anàlisi dimensional.
10.3.2. Càlcul de la potència.
10.4. Canvi d'escala.
10.5. Mescla de líquids miscibles. Càlcul de la potència.
10.6. Suspensió de partícules sòlides. Càlcul de la potència.
11. REDUCCIÓ DE GRANDÀRIA I TAMISATGE (4 h)
11.1. Caracterització de partícules sòlides.
11.1.1. Forma de les partícules.
11.1.2. Grandària de partícules regulars.
11.1.3. Grandària de partícules irregulars.
11.2. Superfície específica de partícules uniformes.
11.3. Mescla de partícules sòlides.
11.3.1. Corbes de distribució.
11.3.2. Superfície específica de la mescla.
11.3.3. Diàmetre nominal mitjà de la mescla.
11.3.4. Nombre de partícules a la mescla.
11.4. Sèrie de tamisos estàndard.
11.5. Objectius de la reducció de grandària.
11.6. Energia de reducció de grandària.
11.6.1. Teoria de la potència.
11.6.2. Llei de Rittinger.
11.6.3. Llei de Kick.
11.6.4. Llei de Bond.
11.7. Equips de reducció de grandària.
11.8. Objectius del tamisatge.
11.9. Tamisatge ideal i real.
11.10. Balanços de matèria en el tamisatge.
11.11. Eficàcia i capacitat del tamisatge.
11.12. Equips de tamisatge.
12. CRISTAL•LITZACIÓ (6 h)
12.1 . Objectius de la cristal•lització.
12.2 . Nucleació i creixement.
12.3 . Solubilitat i zona de metaestabilitat.
12.4 . Rendiment i eficàcia de cristal•lització.
12.5 . Càlcul d’un cristal•litzador.
12.5.1. Diagrama de fases.
12.5.2. Diagrama d’entalpia-concentració.
12.5.3. Balanços de matèria i d’energia.
12.5.4. Balanços de població.
12.6 . Equips de cristal•lització.
12.7 . Aplicacions industrials.
|
|
|
|
|
Bibliografia
|
|
|
Bibliografia bàsica a utilitzar durant el curs
• Carrasco. Operacions bàsiques de la indústria alimentària: problemes i material didàctic. 2ª edició. Ed. Servei de publicacions de la Universitat de Girona (1998).
• Carrasco. Pràctiques de laboratori d’operacions bàsiques. Ed. Servei de publicacions de la Universitat de Girona (2001).
Bibliografia de consulta recomanada
• Fellows. Tecnología del procesado de los alimentos. Ed. Acribia, Saragossa (1994).
• McCabe i Smith. Operaciones unitarias en Ingeniería Química. Ed. McGraw-Hill, Madrid (1991).
• Earle. Ingeniería de los alimentos. Ed. Acribia, Saragossa (1988).
• Mafart. Ingeniería Industrial Alimentaria. Vol. I: Procesos físicos de conservación. Ed. Acribia, Saragossa (1994).
• Mafart i Béliard. Ingeniería Industrial Alimentaria. Vol. II: Técnicas de separación. Ed. Acribia, Saragossa (1994).
Altra bibliografia utilitzada
• Lewis. Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado. Ed. Acribia, Saragossa (1993).
• Brennan et al. Las operaciones de la Ingeniería de los alimentos. Ed. Acribia, Saragossa (1980).
• Felder i Rousseau. "Principios elementales de los procesos químicos", Ed. Addison-Wesley, EUA (1991).
• Incropera i De Witt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Ed. John Wiley & Sons, Nova York (1985).
• Levenspiel. Flujo de fluidos e intercambio de calor. Ed. Reverté, Barcelona (1993).
• Casal. J. i R. Clotet. Operacions unitàries de la indústria alimentària, Ed. Societat Catalana de Tecnologia, Barcelona (1995).
|
|
|
|
|
Mètodes docents
|
|
|
Classes de teoria i problemes: 2-3 hores setmanals
Pràctiques: 3 hores setmanals (15 h/semestre)
|
|
|
|
|
|
|
Informació addicional
|
|
|
(S'ha d'assistir a la sessió introductòria i completar 5 experiments)
Experiment 0: Sessió introductòria a las pràctiques de laboratori.
Experiment 1: Balanç de matèria en estat no estacionari en un tanc agitat.
Experiment 2: Balanç d'energia en estat no estacionari en un tanc agitat.
Experiment 3: Tractament tèrmic d'aliments líquids en estat estacionari.
Experiment 4: Refredament d'aliments líquids per convecció natural.
Experiment 5: Determinació de la conductivitat tèrmica d'aliments en llauna.
Experiment 6: Filtració a pressió constant.
Experiment 7: Comportament reològic d'aliments líquids.
Experiment 8: Agitació.
Experiment 9: Rectificació discontinua.
Experiment 10: Reducció de grandària i tamisatge.
Experiment 11: Simulacions per ordinador d'operacions bàsiques
(bescanviador de calor de plaques i centrifugadora).
|
|
|
|
|
|
La bibliografia a la biblioteca