Produzione di emulsione alimentare: studio mediante fluidodinamica computazionale e bilanci di popolazione = Food emulsion production: study by computational fluid dynamics and population balances

I processi di produzione di emulsioni alimentari, come ad esempio la maionese, sono stati studiati in diversi articoli accademici per via della loro crescente applicazione in ambiti industriali. La maionese è un’emulsione liquido-liquido di colore giallo, stabile e omogenea. Il processo di emulsificazione viene eseguito in una geometria tronco-conica rotante (cone mill mixer). La particolare geometria permette di sviluppare alti valori di strain rate che causano la rottura delle particelle presenti nella fase dispersa dell’emulsione. Il diametro delle particelle di olio disperse nella fase continua influenza importanti parametri del prodotto finale come ad esempio la struttura, la stabilità, il colore e il gusto. Al fine di risolvere il campo di moto sviluppato all’interno della particolare geometria e ricavare i valori di strain rate, sono state eseguite simulazioni fluidodinamiche con OpenFOAM. Il modello di bilancio di popolazione è stato utilizzato per la predizione del diametro di Sauter, relativo alle particelle della fase dispersa. Il modello sviluppato in questo lavoro di tesi riproduce in modo accurato i dati sperimentali. I risultati mostrano la dipendenza della distribuzione relativa alla dimensione delle particelle dalla velocità del rotore, ampiezza del gap e portata massica entrante. Algoritmi evoluzionari sono stati utilizzati per l’ottimizzazione di parametri di rottura e coalescenza, migliorando il modello predittivo. Il seguente lavoro di tesi rientra nel progetto europeo VIMMP (VIrtual Materials MarkertPlace) che ha come obiettivo l’innovazione delle industrie manifatturiere europee.