Francesco MARRA | Projects

VIRTUALIZZAZIONE IN INGEGNERIA ALIMENTARE

Il programma di ricerca prevede lo studio dei fenomeni di trasporto, principalmente di energia, nel trattamento di alimenti mediante cavità innovative per uso domestico e industriale che fanno utilizzo di tecnologie elettroassistite (tipo microonde e radio-frequenze). Il programma di ricerca prevede le seguenti tre fasi fondamentali: 1) modellazione e simulazione del riscaldamento mediante processi elettroassistiti 2) progettazione e creazione di app per utenti principianti; 3) verifica di usabilità delle app create. La prima fase della ricerca sarà dedicata ad uno studio approfondito della modellazione matematica del riscaldamento mediante processi di riscaldamento elettroassistiti (fase 1.1) e alla definizione delle equazioni di trasporto che descrivono i processi in esame, con particolare attenzione alle quantità di calore prodotte dal campo elettromagnetico; in particolare sarà valutata la loro importanza in relazione al tipo di alimento considerato (solido, liquido), alla geometria del campione (parallelepipedo, cilindro o sfera) e quindi al tipo di processo da caratterizzare, oltre che in relazione alla potenza totale emessa dal sistema adoperato (fase 1.2). Il riscaldamento elettroassistito può essere trattato come un problema di trasporto termico in cui bisogna tenere in conto dei flussi indotti dalla sorgente elettromagnetica. Tali flussi possono essere valutati o attraverso la conoscenza della distribuzione del campo elettromagnetico nel dominio di interesse, o attraverso funzioni empiriche (es. modello di Lambert). Questi processi sono tipicamente caratterizzati da condizioni al contorno miste, in cui accanto alle condizioni di Dirichlet o di Neumann, bisogna considerare l'eventuale perdita di calore associata allo scambio di materia che avviene negli strati più esterni del dominio di interesse. Un'ulteriore difficoltà nella modellazione deriva dalla dipendenza dalla temperatura delle proprietà dielettriche del materiale considerato, rendendo non lineari le equazioni differenziali alle derivate parziali che descrivono il problema. Infine, complicazioni possono derivare dalle irregolarità del dominio che potrebbe, fra l'altro, essere costituito da diversi materiali. Il risultato di questa prima fase sarà un software di simulazione con friendly-graphycal-user-interface (fase 1.3). La seconda fase sarà dedicata alla realizzazione di app prototipo ottimizzate sulla base delle precedenti simulazioni (fase 2.1). Tali app saranno poi utilizzati per svolgere una campagna di usabilità (fase 2.2). I risultati della fase 2.2 saranno utilizzati per creare la versione finale delle app (fase 2.3). Alla fine della seconda fase sarà verificata la usabilità delle app create(fase 2.4).