ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Food Engineering I – Mass and Energy Balances

1. ΓΕΝΙΚΑ

ΣΧΟΛΗ School of Geosciences
ΤΜΗΜΑ Department of Food Science and Technology
ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ Undergraduate
ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ 276-190301 ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ 3rd
ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Food Engineering I – Mass and Energy Balances
ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων.
ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ
Lectures 5 7.5
Laboratory 1
Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.    
ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Γενικής Υποδομής (ΓΥ),Ειδικής Υποδομής (ΕΥ), Γενικών Γνώσεων (ΓΓΔ) και Επιστημονικής Περιοχής (ΔΔΤΝ, ΕΔ, ΕΥΣ, ΗΛ, ΠΑ) .
 Υποχρεωτικό, Ειδικού υποβάθρου
ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:   (276-190102) Physics
ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:  Greek (English for Erasmus students)
ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS Ναι
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL) https://exams-geo.the.ihu.gr/course/view.php?id=178

2. ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μαθησιακά Αποτελέσματα
Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

The course aims to achieve the following learning outcomes for students:

  • acquiring knowledge in the basic engineering principles that govern the physical processes during food processing
  • recognizing, understanding and interpreting the physical phenomena govern these processes
  • the ability to describe mathematically and evaluate the contribution of each phenomenon or parameter to the evolution of the process
  • acquiring experience in applying the above knowledge and analytical skills to industrial-scale processes
Γενικές Ικανότητες
Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.
Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών - Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις - Λήψη αποφάσεων - Αυτόνομη εργασία - Ομαδική εργασία - Εργασία σε διεθνές περιβάλλον - Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον - Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών Σχεδιασμός και διαχείριση έργων - Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα - Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον - Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου - Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής - Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
  • Analyzing, interpreting and synthesizing empirical data obtained from experimental setups
  • Searching and analyzing information using information and communication technologies
  • Promotion of analytical, productive and inductive thinking
  • Working in an interdisciplinary environment
  • Autonomous work
  • Teamwork
  • Decision making

3. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Unit 1: Mass and Energy Balances

  • The concept of balance on steady-state or transient system. The principles of mass and energy conservation.
  • Formulation and solution of mass balances in simple and complex processes with or without reactions.
  • Phase diagrams and phase equilibria. Gibbs rule.
  • Humidity and psychometric charts.
  • Internal energy, enthalpy, heat and work. Steam tables. Energy balances.

Unit 2: Fluid Mechanics

  • Hydrostatic equilibrium. Absolute and manometric pressure
  • Flow phenomena. Viscosity and Newton’s law. Types of rheological behavior. Laminar and turbulent flow, Reynolds number. Boundary layers in walls.
  • Flow equations. Average velocity, momentum and energy in unidirectional flow. Continuity, momentum and mechanical energy (Bernoulli) equations. Flow from orifice.
  • Incompressible flow in pipes. Wall friction, friction coefficient Fanning. Non-circular pipes. Velocity profiles in laminar and turbulent flow. Equation Hagen-Poiseuille. Calculation of friction coefficients in smooth and rough pipes. Friction due to cross section reduction or enlargement and the presence of valves etc. Pump power.
  • Types and categories of pressure, flow and tank level sensors.

Unit 3: Heat Transfer

  • Heat transfer mechanisms. Conduction and Fourier’s law. Thermal conductivity. Convection, Newton’ law. Heat transfer coefficients.
  • Steady-state Conduction. Unidirectional conduction in planar, cylindrical and spherical geometry. Conduction through multiple layers. Combined conduction-convection in fluids.
  • Non-steady-state Conduction. The Biot number. Thermal Diffusivity. The Fourier Number. Lumped capacity analysis. Charts for transient heating/cooling in planar, cylindrical, spherical and complex geometries.
  • Forced Convection. The Nusselt and Prandtl numbers. Thermal boundary layer. Heat transfer equations for laminar and turbulent flow over slabs and through pipes. Natural convection. The Grashof number. Convection with phase change: condensation and evaporation.
  • Heat transfer devices: heat exchangers and their types. Heat transfer equation for double-pipe heat exchangers. Correction factor for composite heat exchangers. NTU method. Heated tanks: calculation of heating/cooling time.
  • Types and categories of temperature sensors. Steam networks and steam traps.

Titles of Laboratory Exercises

  • Non-steady state heating of a can
  • Flow meters – Pressure drop
  • Heat exchangers
  • Spray Dryer

4. ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ - ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Face to face:

  • Lectures (theory and exercises) in the classroom.
  • Laboratory exercises in groups in a pilot plant laboratory.
ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
  • Lectures with PowerPoint slides using PC and projector.
  • Notes, solved and unsolved problems in electronic format.
  • Use of videos and web-applications in lectures.
  • Posting course material and communicating with students on the Moodle online platform.
  • Use of electronic devices for retrieving and recording experimental data (data logging) in the laboratory.
ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας. Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ. Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

Teaching Organization

ActivitySemester workload
Theory and practical exercises60
Laboratory exercises27.5
Independent Study100
Total187.5
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ
Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες. Αναφέρονται ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Evaluation methods:

  • Compulsory attendance at (at least) 80% of the laboratory exercises.
  • Written final exams in the theoretical part of the course with problem solving (80% of the final grade).
  • Final written exams in the laboratory part of the course with multiple choice, short essay and problem-solving questions (20% of the final grade).
  • Optional written assignments in laboratory exercises.

The evaluation criteria are presented and analyzed to the students at the beginning of the semester and are available at the course website.

5. ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Συγγράμματα

  1. McCabe W., Smith J., Harriott P., Βασικές Φυσικές Διεργασίες Μηχανικής, 6η Έκδοση, Μετάφραση: Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη, 2003.
  2. Pitts D., Sissom L., Μεταφορά Θερμότητας, Σειρά Schaum, 2η Έκδοση, Μετάφραση: Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη, 2001.
  3. Himmelblau D.M., Riggs J.B., Βασικές Αρχές και Υπολογισμοί στη Χημική Μηχανική, 7η Έκδοση, Μετάφραση: Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη, 2006.
  4. Fryer P.J, Pyle, D.L., Reilly C.D., Chemical Engineering for the Food Industry, Chapman & Hall, 1997.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

  1. Journal of Food Engineering.
  2. Journal of Food Processing & Technology.