Caratterizzazione colorimetrica di paste concentrate in funzione del tempo di conservazione.

Lo sviluppo negli ultimi decenni di strumentazioni sempre più pratiche, versatili, veloci ed economicamente accessibili, ha notevolmente incrementato la capacità delle aziende, in particolar modo quelle operanti nel settore dell'industria alimentare, nel cogliere le potenzialità di una tecnologia che applica rigore scientifico a una materia a lungo considerata liminale e di secondaria rilevanza, quale quella cromatica. A fronte di ciò, si è ritenuto opportuno introdurre strumenti di misura formalizzati a livello internazionale, atti a individuare e verificare parametri di colore, i quali attestassero la qualità della materia prima utilizzata, nonché riconducibili a una tecnologia di produzione di massa. L’attuale progetto deriva dalla necessità di un’azienda produttrice di concentrati in pasta e semi-lavorati in polvere per la gelateria e la pasticceria, di introdurre un sistema di misurazione oggettiva del colore, che vada a sostituirsi a una valutazione soggettiva, a lungo ritenuta come unico metodo valido di analisi. Il ruolo rivestito all’interno di tale azienda ha consentito, grazie anche al supporto fornito dal Controllo Qualità, la realizzazione di un elaborato finale di sintesi, contenente i risultati delle analisi colorimetriche condotte su alcune paste concentrate. A partire dunque dalla letteratura scientifica elaborata in materia, si è proceduto inizialmente, alla realizzazione di una parte generale riguardante la descrizione del colore, delle sue proprietà e manifestazioni, e dei metodi di misurazione, ripercorrendo le tappe dalla nascita delle prime teorie fino all’adozione di uno spazio di colore universale; una seconda sperimentale, in cui si elaborano- tramite software statistici (Anova , Spectra Magic Nx)- i parametri colorimetrici e il pH dei singoli campioni. In particolare, la determinazione del colore su paste concentrate, ha permesso di valutare in maniera oggettiva le variazioni di colore in termini di coordinate L*, a*, b*, che avvengono durante il periodo di conservazione (24-36 mesi). Partendo dai dati oggettivi di colore, sono state definite semplici equazioni che descrivono l'andamento dei parametri in funzione dei mesi di conservazione e del pH del prodotto. Nell’ottica del miglioramento della gestione della qualità delle aziende specializzate nella produzione di semilavorati-concentrati per le gelaterie, il presente lavoro ha fornito uno spunto per la realizzazione e l’applicazione di un sistema di controllo del colore durante la conservazione del prodotto; ha anche permesso di definire le linee per un sistema di analisi colorimetrica utile alla messa a punto di un database aziendale comprensivo d’indici, stime e annotazioni. Tale database dovrà essere mirato all’ottenimento di un sempre più alto livello di qualità del prodotto, suggerendo allo stesso tempo possibili interventi correttivi (maggior standardizzazione del colore e possibile definizione di un adeguato intervallo di tolleranza), ma anche a un miglioramento nella gestione di problematiche in fase di produzione e quindi, l’incremento della capacità produttiva con conseguente riduzione dei tempi di evasione degli ordini. Tale contributo ha consentito a delineare le future prospettive di sviluppo favorendo l’implementazione (nella realtà aziendale) di un approccio strumentale e quindi oggettivo, in relazione alle più comuni problematiche di tipo colorimetrico, al fine di migliorare il valore qualitativo del prodotto.

Copy-paste data augmentation for domain transfer on traffic signs

City streets carry a lot of information that can be exploited to improve the quality of the services the citizens receive. For example, autonomous vehicles need to act accordingly to all the element that are nearby the vehicle itself, like pedestrians, traffic signs and other vehicles. It is also possible to use such information for smart city applications, for example to predict and analyze the traffic or pedestrian flows. Among all the objects that it is possible to find in a street, traffic signs are very important because of the information they carry. This information can in fact be exploited both for autonomous driving and for smart city applications. Deep learning and, more generally, machine learning models however need huge quantities to learn. Even though modern models are very good at gener- alizing, the more samples the model has, the better it can generalize between different samples. Creating these datasets organically, namely with real pictures, is a very tedious task because of the wide variety of signs available in the whole world and especially because of all the possible light, orientation conditions and con- ditions in general in which they can appear. In addition to that, it may not be easy to collect enough samples for all the possible traffic signs available, cause some of them may be very rare to find. Instead of collecting pictures manually, it is possible to exploit data aug- mentation techniques to create synthetic datasets containing the signs that are needed. Creating this data synthetically allows to control the distribution and the conditions of the signs in the datasets, improving the quality and quantity of training data that is going to be used. This thesis work is about using copy-paste data augmentation to create synthetic data for the traffic sign recognition task.

Sviluppo di nuovi materiali geopolimerici per l'applicazione nel settore dei beni culturali

Questo lavoro di tesi si prefiggeva la produzione di nuovi materiali geopolimerici a partire da meta-caolino, come fonte allumino-silicatica, e silicato di sodio o potassio, come soluzione attivante. L’ambito di applicazione di questi materiali era il restauro di beni culturali, sia come riempimento di lacune che come adesivo nella giunzione di parti, che richiedeva un consolidamento a temperatura ambiente ed una trascurabile cessione di sali solubili da parte del materiale d’apporto, caratteristiche non facilmente realizzabili con i materiali tradizionali. Il progetto può essere temporalmente suddiviso in tre fasi principali: 1) caratterizzazione di tre caolini commerciali utilizzati come materie prime, analizzando la loro composizione chimica e mineralogica, la granulometria, la superficie specifica ed il comportamento termico. Sulla base dell’analisi termica è stato individuato l’intervallo di temperatura ottimale per la trasformazione in meta-caolini, mantenendo buone proprietà superficiali. 2) Caratterizzazione dei meta-caolini ottenuti, analizzando la composizione mineralogica, la granulometria, la superficie specifica ed il contenuto di Al(V). E’ stata inoltre valutata la loro attività pozzolanica, scegliendo sulla base di tutti i dati raccolti sei campioni per la fase successiva. 3) Preparazione di paste geopolimeriche utilizzando quantità di soluzione attivante (silicato di sodio o potassio) tali da raggiungere un rapporto molare SiO2/Al2O3 nella miscela di reazione pari a 3,6 e 4,0; sui prodotti così ottenuti sono state effettuate alcune prove di leaching in acqua. Sulla base risultati ottenuti in questo lavoro di tesi è stato possibile correlare le caratteristiche del caolino di partenza alla reattività nella reazione di geopolimerizzazione. È stato inoltre identificato l’intervallo di calcinazione per massimizzare la suddetta reattività e le condizioni per ridurre la cessione di sali solubili da parte del materiale geopolimerico. Sono stati inoltre evidenziati possibili effetti sinergici, legati alla presenza contemporanea di Na e K.

Determinazione di amminotioli mediante elettroforesi capillare

The aminothiols are critical cellular components that play numerous and important roles in metabolism as key extracellular reducing agents, critical substrates for proteins synthesis and detoxificants of free radicals and peroxides. Because altered thiols levels in body fluids are linked to specific pathological conditions, their measurement is thus considered very important. One method to determine these compounds is the capillary electrophoresis, a technique that involves the separation of charged molecules on the basis of their movement under the influence of an applied electric field. The instrument used in this work is equipped with an amperometric detector recording the current of the thiols oxidized at the end of the capillary at a BDD electrode. The aim of this work is to find a valid method for the separations of the aminothiols analyzed, in terms of capillary coating and experimental conditions. In order to find an alternative and less expensive electrode than BDD and to increase sensitivity for the detection of the thiols, a modified electrode consisting in a carbon paste electrode containing Cobalt-phthalocyanine has been studied. In this electrode Cobalt-phthalocyanine works as electrocatalyst to enhance the oxidation reaction, meanwhile the graphite acts as conductive mean. This kind of electrode shows great sensibility and low detection limits for the thiols that have a free thiolic group, but it is not sensible to disulfides. The analysis of human plasma point out that the best method found for the capillary electrophoresis is not useful for the detection of aminothiols in a healthy person, because the very low concentrations in which they are present.

Recycling of end of life concrete fines (0 - 4 mm) into silica and cement

The purpose of this work is to find a methodology in order to make possible the recycling of fines (0 - 4 mm) in the Construction and Demolition Waste (CDW) process. At the moment this fraction is a not desired by-product: it has high contaminant content, it has to be separated from the coarse fraction, because of its high water absorption which can affect the properties of the concrete. In fact, in some countries the use of fines recycled aggregates is highly restricted or even banned. This work is placed inside the European project C2CA (from Concrete to Cement and Clean Aggregates) and it has been held in the Faculty of Civil Engineering and Geosciences of the Technical University of Delft, in particular, in the laboratory of Resources And Recycling. This research proposes some procedures in order to close the loop of the entire recycling process. After the classification done by ADR (Advanced Dry Recovery) the two fractions "airknife" and "rotor" (that together constitute the fraction 0 - 4 mm) are inserted in a new machine that works at high temperatures. The temperatures analysed in this research are 600 °C and 750 °C, cause at that temperature it is supposed that the cement bounds become very weak. The final goal is "to clean" the coarse fraction (0,250 - 4 mm) from the cement still attached to the sand and try to concentrate the cement paste in the fraction 0 - 0,250 mm. This new set-up is able to dry the material in very few seconds, divide it into two fractions (the coarse one and the fine one) thanks to the air and increase the amount of fines (0 - 0,250 mm) promoting the attrition between the particles through a vibration device. The coarse fraction is then processed in a ball mill in order to improve the result and reach the final goal. Thanks to the high temperature it is possible to markedly reduce the milling time. The sand 0 - 2 mm, after being heated and milled is used to replace 100% of norm sand in mortar production. The results are very promising: the mortar made with recycled sand reaches an early strength, in fact the increment with respect to the mortar made with norm sand is 20% after three days and 7% after seven days. With this research it has been demonstrated that once the temperature is increased it is possible to obtain a clean coarse fraction (0,250 - 4 mm), free from cement paste that is concentrated in the fine fraction 0 - 0,250 mm. The milling time and the drying time can be largely reduced. The recycled sand shows better performance in terms of mechanical properties with respect to the natural one.

Synthesis and characterization of artificial aggregates and their potential applications in road construction

L’obiettivo del progetto è stato quello di realizzare ed analizzare aggregati artificiali creati attraverso geopolimerizzazione e macro-incapsulazione di paraffina in aggregati leggeri espansi, discutendo i loro possibili impieghi nelle pavimentazioni stradali. Dopo un'accurata calibrazione delle miscele geopolimeriche, sono stati realizzati degli aggregati artificiali, in seguito caratterizzati in accordo con la norma UNI EN 10343, con l'intento di sostituire materiali stradali vergini. Contemporaneamente, sono stati prodotti aggregati leggeri impregnati di paraffina (PCM), in grado di cambiare fase una volta raggiunti all'incirca i 3 °C, e successivamente rivestiti da due strati di resina poliestere e polvere di granito, denominati PLA: sfruttandone le proprietà termiche, si è valutato il loro possibile utilizzo come soluzione anti-icing. L’ultima fase della ricerca è stata incentrata nella realizzazione di aggregati geopolimerici espansi e molto porosi che potessero contenere una elevata quantità di PCM, sostituendo l'argilla espansa utilizzata nella produzione degli PLA.

Synthesis of Na-PSS geopolymers and analysis of the H2O/Na2O molar ratio influence over their mechanical properties

Geopolymers are solid aluminosilicate material made by mixing an activating solution and a solid precursor. This work studied the mechanisms of synthesis of metakaolin-based geopolymers and the influence of water content, described by the molar ratio H2O/Na2O, on the final product. The samples were tested using a Uniaxial Compressive Test (UCT) to define their compressive resistance. Two geopolymers series were synthetized and let them rest for 7- days and 28-days, each of them composed by six different sets. 7-day rest series showed that water addition had no relevant effect over its resistance while the 28-day rest series almost doubled the compressive resistance, although those with the highest H2O/Na2O molar ratio showed instead a drastic reduction. Two other series were synthesized by adding silt aggregate, a waste material obtained in the production of aggregate for concrete, corresponding to 10wt% and 20wt%of the metakaolin used. After 28 days of aging, these samples were tested via UCT to measure the variation of the compressive resistance after the silt addition. The aggregate has disruptive effects over the compressive resistance, but the 20wt% samples achieved a higher compressive resistance. Samples with highest and lowest compressive resistance have been chosen to carry out an XRD analysis. In all the samples it has been recognized the presence of Anatase (TiO2), a titanium oxide found in the metakaolin and Thermonatrite, a hydrated sodium carbonate [Na2CO3 • (H2O)]. Scanning Electron Microscopy was carried out on the samples with the highest compressive resistance and showed that the samples with lower water content developed a homogeneous geopolymeric texture, while those with higher water content showed instead a spongy-like texture and a higher air or pore solution bubbles presence. Silt/geopolymer composites showed a fracture system developing across the interstitial transition zone between the geopolymer matrix and the aggregate particle.

Synthesis of KOH-based geopolymers for innovative applications

This study presents an evaluation on compressive strength of metakaolin-based geopolymers synthetized by using different activators, KOH and NaOH. The influence of NaOH/KOH concentration ratio together with curing temperature and time were investigated to find the best results from the compressive strength tests of metakaolin-based geopolymers, synthesized with a commercial metakaolin. Aggregates of small grain size referred as fillers, were added to reduce brittleness, and minimize the pore size and shrinkage of the final mixture creating a stronger network. In this work, silt recovered from industrial processes of wash water used for aggregates production was used as a filler in the production of KOH-based geopolymers, examining the possible influence on the mechanical strength of the final product. The curing temperatures chosen for the synthesis were 85°C, 60°C and 40°C. The samples were tested after 7 days and 28 days, according to the UNI EN 1015-11:2019 applied on Ca-based cements, analyzing the differences in mechanical strength comparing samples with similar and different compositions. The study presented in total 72 synthetized geopolymer specimens that were analyzed with unconfined compression test (UCT). The characterization of the starting materials metakaolin and silt was carried out using X- ray diffraction analysis (XRD). Whereas, the formed geopolymers were analyzed using X- ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X- ray spectroscopy (EDS).