Digitalizzazione nel food, applicazioni e trend nel settore dal Comsol Day

Il Comsol Day dello scorso 6 ottobre dedicato alla simulazione multifisica nel food engineering ha attirato l’attenzione più di 550 iscritti da tutto il mondo, alla scoperta delle diverse fisiche e applicazioni della tecnologia e della digitalizzazione nel comparto: dalla food science al processing e fino al packaging dei prodotti alimentari.

A introdurre i lavori con una panoramica sui trend di modellazione nel food engineering è stato Daniele Panfiglio, managing director Comsol Italia, cui sono seguite tre presentazioni tecniche di keynote esperti del settore, che hanno approfondito l’impiego della simulazione in diverse interessanti applicazioni.

Tra i guest speaker, Thijs Defraeye (Empa, Laboratory for biomimetic membranes and textiles) ha raccontato come venga utilizzata la simulazione, in combinazione con misurazioni e dati statistici, per l’essicazione convettiva degli alimenti vegetali tramite aria calda e per gestire le condizioni ambientali durante il trasporto di frutta fresca. Ogni tratta e ogni tipologia di frutto necessita di condizioni particolari e quindi di un’analisi dedicata, che viene portata a termine grazie anche alla creazione di digital twin relativi alla frutta effettivamente trasportata.

Francesco Marra, professore presso il Dipartimento di Ingegneria industriale all’Università di Salerno, nella sua presentazione ha passato in rassegna i vantaggi che gli strumenti digitali possono offrire all’industria alimentare, dalla riduzione del tempo necessario per lo sviluppo, la progettazione e la validazione dei processi, fino alla riduzione dei costi di sviluppo e all’abbassamento del time-to-market. Gli strumenti digitali come la simulazione sono affidabili e predittivi, e permettono – anche grazie a strumenti intuitivi come le app di simulazione – di esplorare gli scenari alternativi aperti da cambiamenti di condizioni o processi.

Aberham Hailu Feyissa (Technical University of Denmark, DTU) ha parlato di come la simulazione possa aiutare a sviluppare processi di produzione alimentare sostenibili ed efficaci, sia attraverso l’ottimizzazione dei processi convenzionali (come pastorizzazione, cottura, essicazione, estrazione), sia sostenendo l’implementazione di processi innovativi come il riscaldamento ohmico. Attraverso la propria esperienza, ha mostrato come la simulazione consenta di prevedere variabili come temperatura, umidità e texture e addirittura i cambiamenti di colore causati dal calore; in generale, oltre all’ottimizzazione di processi, la simulazione aiuta la progettazione di attrezzature, consente di ridurre al numero le prove sperimentali (riducendo così tempi e costi) e, in ultima analisi, accelera l’innovazione.

Oltre agli interventi degli ospiti, le presentazioni degli speaker Comsol hanno mostrato come la simulazione numerica possa essere un aiuto in tutte le fasi della catena di produzione, dal processing dei materiali fino al prodotto finito e al packaging, citando anche esperienze concrete nell’ambito dell’industria alimentare. Annette Pahl, application engineer in Comsol, ha raccontato quali strumenti vengono offerti nel campo della fluidodinamica, in particolare per il mixing, compresa l’analisi di fluidi non newtoniani, mentre una sessione è stata dedicata alle opportunità di studio dei fenomeni meccanici per il packaging nell’ambito del food.

Non è mancata una sessione specifica sul riscaldamento elettromagnetico, con particolare attenzione al riscaldamento induttivo e a microonde, che si dimostrano utili soprattutto per la velocità d’azione e per il fatto che non necessitano di contatto con gli alimenti. In particolare, alla cottura a induzione è stata dedicata una live demo, durante la quale i partecipanti hanno potuto vedere la creazione di un modello in diretta. In un’altra sessione è stato affrontato anche il tema del riscaldamento in generale, dei tre principali meccanismi del trasferimento di calore (conduzione, convezione, radiazione) nell’industria alimentare e degli accoppiamenti multifisici. Tra le applicazioni più utili nel settore del food, la crioessicazione, il danneggiamento termico, lo scioglimento del ghiaccio e l’evaporazione dell’acqua.

Nancy Bannach, development manager di Comsol, ha mostrato come molti alimenti possano essere efficacemente descritti come mezzi porosi, per esempio nel caso dell’essicazione della pasta o della cottura della pizza, mentre Ed Fontes, chief technology officer di Comsol, si è concentrato sullo studio delle reazioni chimiche nel food processing: dall’ossidazione, utile nell’analisi della fermentazione, alla polimerizzazione (nel caso dell’amido, per esempio), fino a fenomeni come la distillazione, l’estrazione e i processi di membrana.

Sono stati illustrati anche gli strumenti disponibili in Comsol Multiphysics per la creazione e la distribuzione di app di simulazione, la gestione di modelli e l’analisi di sensibilità e affidabilità

Al tema della simulazione per l’industria alimentare è stato infine dedicato anche un articolo sul blog Comsol: https://www.comsol.it/blogs/the-use-of-comsol-multiphysics-in-the-food-industry/

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