Modellazione, ottimizzazione ed innovazione di processo

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
64
Ore totali
SSD
AGR/15
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze relative ai metodi di modellazione e ottimizzazione più utilizzati nell'industria alimentare. L'insegnamento si propone inoltre di fornire agli studenti le conoscenze relative alle tecnologie innovative le loro applicazioni.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento gli studenti sapranno costruire, mediante l'uso di software dedicati, modelli statistici capaci di descrivere un processo produttivo ottimizzare le condizioni operative e prevedere le proprietà del prodotto finito. Gli studenti sapranno inoltre valutare le potenzialità di applicazione nei diversi processi alimentari delle tecnologie più innovative.
Programma e organizzazione didattica

Single session

Periodo
Primo semestre
Durante la fase emergenziale i contenuti del corso rimarranno invariati. Nove lezioni di teoria e le prime tre esercitazioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams. Tre lezioni di teoria (lunedì 28 settembre, lunedì 26 otttobre e lunedì 23 novembre) e le ultime nove esercitazioni saranno tenute in presenza, se le circostanze lo permetteranno.
L'esame verrà svolto in presenza, se le circostanze lo permetteranno.
Programma
1. Introduzione alla modellazione di processo. Confronto tra approccio fondamentale e approccio empirico. Principi, definizioni, scopi, esempi applicativi.
2. I differenti metodi statistici utilizzati per la costruzione di un modello: regressione lineare, non lineare e pesata. Il metodo dei minimi quadrati per la stima dei parametri.
3. Principi, scopi e procedure del disegno sperimentale. I differenti disegni sperimentali e i criteri di scelta. L'analisi della varianza. Il disegno comparativo a un fattore e il disegno a blocchi. Il disegno fattoriale completo e frazionario a due livelli. II concetto di confondimento degli effetti e di risoluzione. Metodi per il miglioramento della risoluzione del disegno frazionario. l disegni Plackett-Burman. L'aggiunta dei punti centrali ai disegni fattoriali.
4. I disegni per le superfici di risposta: i Central Composite Design (inscritto, circoscritto, face centered) e il disegno Box-Behnken.
5. Le procedure di ottimizzazione per una o più variabili di risposta ed il metodo si salita ripida. La funzione di desiderabilità.
6. I disegni per le miscele: simplex lattice e simplex centroid. Trattamento simultaneo di variabili di processo e miscele: i D-optimal design.
7. Processi innovativi termici e non termici per l'industria alimentare. Il processo ad alte pressioni, i campi elettrici pulsati, le microonde e il riscaldamento ohmico.
- Esercitazioni al computer in aula di informatica con esempi pratici di modellazione ed ottimizzazione di processo e di prodotto mediante l'impiego delle diverse metodologie trattate. Software utilizzati: Excel e Design Expert.
Prerequisiti
E' richiesta la conoscenza dei principali processi applicati nell'industria alimentare, nonché alcune nozioni di base di statistica.
Metodi didattici
Il corso viene articolato in lezioni frontali (4 CFU) e esercitazioni in laboratorio di informatica (2 CFU).
Materiale di riferimento
Vengono forniti i file del materiale didattico utilizzato a lezione corredato da un testo esplicativo (teoria, esercizi e esercizi risolti).
Per la parte pratica di laboratorio informatico, vengono forniti i testi degli esercizi corredati di note relative ai principi teorici applicati.
Tutto il materiale didattico è presente su Ariel.
Libri consigliati:
- "Progettazione e analisi degli esperimenti", Douglas Montgomery, McGraw-Hill.
- "Engineering statistics" http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/index.htm
- Response Surface Methodology. Process and product optimization using design experiments. Wiley series in probability and statistics. Raymond H. Myers, Douglas C. Montgomery, Christine M. Anderson-Cook
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame sarà scritto con domande di teoria e con svolgimento di esercizi prima con calcolatrice e tavole statistiche, poi col software Design Expert.
AGR/15 - SCIENZE E TECNOLOGIE ALIMENTARI - CFU: 6
Esercitazioni in aula informatica: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento