Studio propedeutico del potenziale di crescita di Listeria monocytogenes durante la shelf life di confezioni monoporzione di battuta di vitello

Scopo della tesi è la valutazione del potenziale di crescita (δ) di Listeria monocytogenes espressa come differenza tra il carico cellulare (log10 ufc/g) alla fine e all’inizio della prova, in monoporzioni di battuta di vitello (tartare) confezionate sottovuoto e conservate a temperatura di refrigerazione. Si tratta di un alimento ready to eat – RTE – prodotto dalla Ditta INALCA Spa e destinato ad una catena di ristorazione. I challenge test hanno lo scopo di fornire informazioni sul comportamento in determinate condizioni di conservazione, di L. monocytogenes inoculata artificialmente in un alimento. L. monocytogenes è un microrganismo patogeno ubiquitario nell’ambiente e resistente a diverse condizioni ambientali. E’ stato dimostrato che il batterio è responsabile della contaminazione post-processo degli alimenti, in quanto è stato isolato da impianti di trasformazione, macchine per l’imballaggio, nastri trasportatori, guanti, congelatori e guarnizioni. Sono state oggetto di studio: - i) 3 u.c. inoculate con soluzione fisiologica sterile su cui sono stati valutati Aw, pH, carica aerobia mesofila, batteri lattici, Pseudomonas, Enterobacteriaceae, muffe e lieviti; - ii) 1 u.c. non soggetta ad alcun inoculo per la ricerca qualitativa/quantitativa di L. monocytogenes; - iii) 9 u.c. contaminate con una miscela di 5 ceppi di L. monocytogenes (circa 100 ufc/g). Le confezioni inoculate sono state conservate per 21 giorni (pari alla shelf-life commerciale), di cui i primi 7 alla temperatura di +3°C, ed i successivi 14 giorni a +5°C. Il valore δ è risultato pari a 0.57: essendo superiore, seppure di poco, al valore soglia 0.5, le tartare in esame sono classificate come alimenti pronti che costituiscono terreno favorevole alla crescita di L. monocytogenes (categoria 1.2); in base al regolamento (CE) 2073/2005, il microrganismo deve essere assente in 25 g alla produzione e < 100 ufc/g durante la shelf–life (nota 5 e 7).

A Study of the State of the Art of Process Planning for Additive Manufacturing

In the manufacturing industry the term Process Planning (PP) is concerned with determining the sequence of individual manufacturing operations needed to produce a given part or product with a certain machine. In this technical report we propose a preliminary analysis of scientific literature on the topic of process planning for Additive Manufacturing (AM) technologies (i.e. 3D printing). We observe that the process planning for additive manufacturing processes consists of a small set of standard operations (repairing, orientation, supports, slicing and toolpath generation). We analyze each of them in order to emphasize the most critical aspects of the current pipeline as well as highlight the future challenges for this emerging manufacturing technology.

Modellazione del comportamento di un compressore aeronautico in condizioni di funzionamento con fogging

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è realizzare un modello, prima statico poi dinamico, dei componenti: imbocco e gruppo compressore, del turboalbero Allison 250 C18 sottoposto alla tecnologia del fogging. I dati sperimentali utilizzati provengono da prove sperimentali svolte da un altro tesista nel laboratorio di Propulsione e macchine della Scuola di Ingegneria e Architettura di Forlì. Grazie al modello statico, realizzato con il software MATLAB®, sono state create le principali mappe prestazionali dei singoli componenti. Queste ultime sono state poi implementate all'interno del modello dinamico realizzato con il software Simulink. Attraverso il modello dinamico, siamo stati in grado di osservare, grazie ad una struttura modulare a blocchi, l'andamento delle grandezze anche in regime transitorio, e di cambiare i parametri di inizializzazione in maniera molto rapida. Infine i dati ottenuti sono stati confrontati con i dati sperimentali e sono state effettuate valutazioni sull'utilità o meno del fogging. Entrambe le conclusioni hanno dato buoni risultati.

Gestione automatica di namespace di rete privati in ambienti linux

Sempre più sono i servizi offerti oggigiorno sul cloud. L’isolamento dei vari utenti diviene una componente fondamentale se si vuole proteggere la privacy e la confidenzialità dei dati dei clienti. Mantenere una struttura che offre questo genere di servizi però è estremamente complesso ed oneroso. Si vuole mostrare come sia possibile evitare la creazione di centinaia di migliaia di macchine virtuali, quando potrebbe bastare creare una macchina virtuale per tipo di servizio offerto, e far accedere ogni cliente che necessita di quel servizio semplicemente isolandolo con linux namespace, in maniera automatica.

Monitoraggio attivo di un cluster di Raspberry Pi

In questa tesi viene trattata la selezione ed implementazione di un software che permetta di effettuare il monitoraggio e l'invio di segnalazioni automatiche di allerta per un cluster composto da dispositivi aventi capacità computazionali ridotte.

Il monolite di copertura del Mausoleo di Teodorico in Ravenna: commento alle ipotesi sulla sua messa in opera

Nella tesi si cerca di dare una nuova chiave di lettura del monumento unico nel suo genere, quanto noto Parliamo del Mausoleo di Teodorico che si erige nelle immediate vicinanze del centro di Ravenna.Il Mausoleo costruito nel v secolo, quando Ravenna è capitale dell’impero d’Occidente e vi si stabilisce Teodorico il Grande. La struttura è stata molto esaminata nel corso del tempo da molti studiosi ma non si ha notizia di una analisi d'insieme. Si è cercato quindi di mettere a fuoco uno degli aspetti più emblematici ed ancor ben lungi da scientifiche certezze: La sua copertura.Si tratta di un monolite con un peso stimato tra le 240 e le 270 Tonnellate proveniente dalle cave di Aurisina in Istria. Numerosi studiosi si sono cimentati nello stipulare le proprie ipotesi sul trasporto e soprattutto sulla sua messa in opera senza giungere ad un univoca conclusione. Si è proceduto poi alla loro schematizzazione in filoni principali senza tralasciare una propria opinione valutandone i pro e i contro anche in base alle conoscenze attuali. Si sono confrontati metodi di trasporto dei monoliti, senza tralasciare l’analisi delle macchine da cantiere dell’epoca a supporto delle ipotesi proposte. Da ultimo mi sono soffermato sul significato semantico delle dentellature di sommità della copertura, o modiglioni: anche per questi elementi vi sono stati e mi auguro ci saranno numerosi dibattiti sul loro aspetto simbolico o quantomeno funzionale. Durante la stesura della è scaturito anche un interessante confronto di idee che testimonia quanto la questione sia ancora articolata ed interessante. Si apre quindi a suggerimenti per spunti futuri specialmente per quanto riguarda indagini diagnostiche strumentali sulla cupola e sulla sua crepa. Mi auguro che raccogliendo e analizzando le principali ipotesi si possa proseguire questo filone investigativo.

Real-Time Engine Diagnostic and Control Based on Acoustic Emissions Analysis

Engine developers are putting more and more emphasis on the research of maximum thermal and mechanical efficiency in the recent years. Research advances have proven the effectiveness of downsized, turbocharged and direct injection concepts, applied to gasoline combustion systems, to reduce the overall fuel consumption while respecting exhaust emissions limits. These new technologies require more complex engine control units. The sound emitted from a mechanical system encloses many information related to its operating condition and it can be used for control and diagnostic purposes. The thesis shows how the functions carried out from different and specific sensors usually present on-board, can be executed, at the same time, using only one multifunction sensor based on low-cost microphone technology. A theoretical background about sound and signal processing is provided in chapter 1. In modern turbocharged downsized GDI engines, the achievement of maximum thermal efficiency is precluded by the occurrence of knock. Knock emits an unmistakable sound perceived by the human ear like a clink. In chapter 2, the possibility of using this characteristic sound for knock control propose, starting from first experimental assessment tests, to the implementation in a real, production-type engine control unit will be shown. Chapter 3 focus is on misfire detection. Putting emphasis on the low frequency domain of the engine sound spectrum, features related to each combustion cycle of each cylinder can be identified and isolated. An innovative approach to misfire detection, which presents the advantage of not being affected by the road and driveline conditions is introduced. A preliminary study of air path leak detection techniques based on acoustic emissions analysis has been developed, and the first experimental results are shown in chapter 4. Finally, in chapter 5, an innovative detection methodology, based on engine vibration analysis, that can provide useful information about combustion phase is reported.

Fracture Toughening and Self-Healing of Composite Laminates by Nanofibrous Mats Interleaving

Composite laminates present important advantages compared to conventional monolithic materials, mainly because for equal stiffness and strength they have a weight up to four times lower. However, due to their ply-by-ply nature, they are susceptible to delamination, whose propagation can bring the structure to a rapid catastrophic failure. In this thesis, in order to increase the service life of composite materials, two different approaches were explored: increase the intrinsic resistance of the material or confer to them the capability of self-repair. The delamination has been hindered through interleaving the composite laminates with polymeric nanofibers, which completed the hierarchical reinforcement scale of the composite. The manufacturing process for the integration of the nanofibrous mat in the laminate was optimized, resulting in an enhancement of mode I fracture toughness up to 250%. The effect of the geometrical dimensions of the nano-reinforcement on the architecture of the micro one (UD and woven laminates) was studied on mode I and II. Moreover, different polymeric materials were employed as nanofibrous reinforcement (Nylon 66 and polyvinylidene fluoride). The nano toughening mechanism was studied by micrograph analysis of the crack path and SEM analysis of the fracture surface. The fatigue behavior to the onset of the delamination and the crack growth rate for woven laminates interleaved with Nylon 66 nanofibers was investigated. Furthermore, the impact behavior of GLARE aluminum-glass epoxy laminates, toughened with Nylon 66 nanofibers was investigated. Finally, the possibility of confer to the composite material the capability of self-repair was explored. An extrinsic self-healing-system, based on core-shell nanofibers filled with a two-component epoxy system, was developed by co-electrospinning technique. The healing potential of the nano vascular system has been proved by microscope electron observation of the healing agent release as result of the vessels rupture and the crosslinking reaction was verified by thermal analysis.

Waste Heat Recovery Systems: Numerical and Experimental Analysis of organic Rankine Cycle Solutions

This thesis aims to present the ORC technology, its advantages and related problems. In particular, it provides an analysis of ORC waste heat recovery system in different and innovative scenarios, focusing on cases from the biggest to the lowest scale. Both industrial and residential ORC applications are considered. In both applications, the installation of a subcritical and recuperated ORC system is examined. Moreover, heat recovery is considered in absence of an intermediate heat transfer circuit. This solution allow to improve the recovery efficiency, but requiring safety precautions. Possible integrations of ORC systems with renewable sources are also presented and investigated to improve the non-programmable source exploitation. In particular, the offshore oil and gas sector has been selected as a promising industrial large-scale ORC application. From the design of ORC systems coupled with Gas Turbines (GTs) as topper systems, the dynamic behavior of the GT+ORC innovative combined cycles has been analyzed by developing a dynamic model of all the considered components. The dynamic behavior is caused by integration with a wind farm. The electric and thermal aspects have been examined to identify the advantages related to the waste heat recovery system installation. Moreover, an experimental test rig has been realized to test the performance of a micro-scale ORC prototype. The prototype recovers heat from a low temperature water stream, available for instance in industrial or residential waste heat. In the test bench, various sensors have been installed, an acquisitions system developed in Labview environment to completely analyze the ORC behavior. Data collected in real time and corresponding to the system dynamic behavior have been used to evaluate the system performance based on selected indexes. Moreover, various operational steady-state conditions are identified and operation maps are realized for a completely characterization of the system and to detect the optimal operating conditions.

Sviluppo del software di un sistema per l'analisi in tempo reale della combustione di motori endotermici alternativi

Limiti sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti ed una maggiore attenzione ai consumi, all'incremento di prestazioni e alla guidabilità, portano allo sviluppo di algoritmi di controllo motore sempre più complicati. Allo stesso tempo, l'unità di propulsione sta diventando un insieme sempre più variegato di sottosistemi che devono lavorare all'unisono. L'ingegnere calibratore si trova di fronte ad una moltitudine di variabili ed algoritmi che devono essere calibrati e testati e necessita di strumenti che lo aiutino ad analizzare il comportamento del motore fornendo risultati sintetici e facilmente accessibili. Nel seguente lavoro è riportato lo sviluppo di un sistema di analisi della combustione: l'obbiettivo è stato quello di sviluppare un software che fornisca le migliori soluzioni per l'analisi di un motore a combustione interna, in termini di accuratezza dei risultati, varietà di calcoli messi a disposizione, facilità di utilizzo ed integrazione con altri sistemi tramite la condivisione dei risultati calcolati in tempo reale.

Sviluppo di un framework per l'automazione dei test al banco e la prototipazione di algoritmi di controllo di motori a combustione interna

Negli ultimi anni, i limiti sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti dei gas di scarico, hanno portato ad un notevole aumento della complessità dei motori a combustione interna. Questa complicazione determina un aumento esponenziale del numero di test da effettuare nella sala prova. I metodi tipici di gestione dei test non possono più essere utilizzati, ma è essenziale creare un sistema che ottimizzi le prove. Per ridurre drasticamente il tempo di esecuzione, è necessario implementare un'architettura in grado di facilitare lo scambio di dati tra i sistemi presenti nella sala prova, e, in aggiunta, definire le strategie di automazione dei test. L'approccio a taluni metodi si presenta ancora complicato in molti gruppi di sviluppo di strategie di controllo motore, anche se, una volta sviluppati, portano e a grandi benefici durante la fase di test. Il lavoro illustra i metodi implementati per la gestione di queste strategie. Prima si descrive l'approccio utilizzato nella calibrazione di anticipo di accensione per mantenere livelli accettabili di detonazione durante il processo di calibrazione. Successivamente è mostrato il sistema di automazione dei test che consente il pieno controllo del punto di funzionamento del motore, la gestione dell'acquisizione e la verifica della stabilità delle condizioni ottenute. L'ultima parte mostra sistemi di prototipazione rapida per la gestione di componenti innovatici del motore.

Modeling, Component Selection and Optimization of Servo-controlled Automatic Machinery

A servo-controlled automatic machine can perform tasks that involve synchronized actuation of a significant number of servo-axes, namely one degree-of-freedom (DoF) electromechanical actuators. Each servo-axis comprises a servo-motor, a mechanical transmission and an end-effector, and is responsible for generating the desired motion profile and providing the power required to achieve the overall task. The design of a such a machine must involve a detailed study from a mechatronic viewpoint, due to its electric and mechanical nature. The first objective of this thesis is the development of an overarching electromechanical model for a servo-axis. Every loss source is taken into account, be it mechanical or electrical. The mechanical transmission is modeled by means of a sequence of lumped-parameter blocks. The electric model of the motor and the inverter takes into account winding losses, iron losses and controller switching losses. No experimental characterizations are needed to implement the electric model, since the parameters are inferred from the data available in commercial catalogs. With the global model at disposal, a second objective of this work is to perform the optimization analysis, in particular, the selection of the motor-reducer unit. The optimal transmission ratios that minimize several objective functions are found. An optimization process is carried out and repeated for each candidate motor. Then, we present a novel method where the discrete set of available motor is extended to a continuous domain, by fitting manufacturer data. The problem becomes a two-dimensional nonlinear optimization subject to nonlinear constraints, and the solution gives the optimal choice for the motor-reducer system. The presented electromechanical model, along with the implementation of optimization algorithms, forms a complete and powerful simulation tool for servo-controlled automatic machines. The tool allows for determining a wide range of electric and mechanical parameters and the behavior of the system in different operating conditions.

Powertrain Architectures and Technologies for New Emission and Fuel Consumption Standards

New powertrain design is highly influenced by CO2 and pollutant limits defined by legislations, the demand of fuel economy in for real conditions, high performances and acceptable cost. To reach the requirements coming from both end-users and legislations, several powertrain architectures and engine technologies are possible (e.g. SI or CI engines), with many new technologies, new fuels, and different degree of electrification. The benefits and costs given by the possible architectures and technology mix must be accurately evaluated by means of objective procedures and tools in order to choose among the best alternatives. This work presents a basic design methodology and a comparison at concept level of the main powertrain architectures and technologies that are currently being developed, considering technical benefits and their cost effectiveness. The analysis is carried out on the basis of studies from the technical literature, integrating missing data with evaluations performed by means of powertrain-vehicle simplified models, considering the most important powertrain architectures. Technology pathways for passenger cars up to 2025 and beyond have been defined. After that, with support of more detailed models and experimentations, the investigation has been focused on the more promising technologies to improve internal combustion engine, such as: water injection, low temperature combustions and heat recovery systems.

Development and experimental validation of a knock induced damage model and real-time implementation of model-based strategies to control knock intensity in boosted gasoline engines

This PhD thesis reports the main activities carried out during the 3 years long “Mechanics and advanced engineering sciences” course, at the Department of Industrial Engineering of the University of Bologna. The research project title is “Development and analysis of high efficiency combustion systems for internal combustion engines” and the main topic is knock, one of the main challenges for boosted gasoline engines. Through experimental campaigns, modelling activity and test bench validation, 4 different aspects have been addressed to tackle the issue. The main path goes towards the definition and calibration of a knock-induced damage model, to be implemented in the on-board control strategy, but also usable for the engine calibration and potentially during the engine design. Ionization current signal capabilities have been investigated to fully replace the pressure sensor, to develop a robust on-board close-loop combustion control strategy, both in knock-free and knock-limited conditions. Water injection is a powerful solution to mitigate knock intensity and exhaust temperature, improving fuel consumption; its capabilities have been modelled and validated at the test bench. Finally, an empiric model is proposed to predict the engine knock response, depending on several operating condition and control parameters, including injected water quantity.

Design, production and testing of innovative key components of HEV/BEV powertrains

Through modelling activity, experimental campaigns, test bench and on-field validation, a complete powertrain for a BEV has been designed, assembled and used in a motorsport competition. The activity can be split in three main subjects, representing the three key components of an BEV vehicle. First of all a model of the entire powertrain has been developed in order to understand how the various design choices will influence the race lap-time. The data obtained was then used to design, build and test a first battery pack. After bench tests and track tests, it was understood that by using all the cell charac-teristics, without breaking the rules limitations, higher energy and power densities could have been achieved. An updated battery pack was then designed, produced and raced with at Motostudent 2018 re-sulting in a third place at debut. The second topic of this PhD was the design of novel inverter topologies. Three inverters have been de-signed, two of them using Gallium Nitride devices, a promising semiconductor technology that can achieve high switching speeds while maintaining low switching losses. High switching frequency is crucial to reduce the DC-Bus capacitor and then increase the power density of 3 phase inverters. The third in-verter uses classic Silicon devices but employs a ZVS (Zero Voltage Switching) topology. Despite the in-creased complexity of both the hardware and the control software, it can offer reduced switching losses by using conventional and established silicon mosfet technology. Finally, the mechanical parts of a three phase permanent magnet motor have been designed with the aim to employ it in UniBo Motorsport’s 2020 Formula Student car.